Grupa bezpieczeństwa ogrzewania: budowa, zasada działania, zasady doboru i montażu

Człowiek fizycznie nie może cały czas pozostawać w kotłowni dla kontroli sprawności linii ogrzewania, temperaturowych wskaźników i poziomu ciśnienia grzewczego urządzenia. Głównymi pomocnikami w tej kwestii służą dodatkowe urządzenia, automatycznie śledzące funkcjonowanie systemu.

Opowiemy, jakie urządzenia obejmuje grupa bezpieczeństwa na ogrzewanie

Budowa bloku bezpieczeństwa

Główne przyczyny awarii w pracy kotłowni systemu zamkniętego – podwyższone ciśnienie lub nadmierne napełnienie rurociągu czynnikiem grzewczym, tj. wodą. Wymiennik ciepła kotła jest pierwszym urządzeniem reagującym na takie odchylenia, dlatego właśnie on ulega awarii.

Dlaczego może dojść do awarii?

Aby zapobiec takim zakłóceniom w systemie ogrzewania, stosuje się blok bezpieczeństwa. Za jego pomocą uzyskuje się niezbędne ciśnienie nośnika ciepła w kotle, rurociągu i grzejnikach.

W momencie nadmiernego wzrostu ciśnienia następuje zrzut nadmiaru gorącego nośnika ciepła. Powstające sytuacje awaryjne, takie jak przegrzanie kotła grzewczego, prowadzą do wzrostu ciśnienia w instalacji. Proces ten jest skutkiem przekroczenia normy temperaturowej nośnika ciepła.

Podczas podgrzewania ciecz ma tendencję do rozszerzania się, na co zamknięty system grzewczy nie jest obliczony – jako dodatkowy rezerwa w jego obwodzie umieszcza się naczynie wzbiorcze. Jednak jego pojemność również jest ograniczona.

Każdy system grzewczy znajduje się pod ciśnieniem. W przypadku budynków niskich, prawidłowo zainstalowane urządzenia dostarczające czynnik grzewczy, podczas cykli grzania i chłodzenia wytwarzają ciśnienie 1-2 barów.

Skutkiem zwiększonego ciśnienia jest uszkodzenie elementów kotła lub pęknięcie instalacji. Aby kontrolować ciśnienie i w przypadku potencjalnie niebezpiecznej sytuacji wyregulować je do optymalnej wartości, potrzebny jest montowany zestaw bezpieczeństwa.

Konstrukcyjnie urządzenie składa się z następujących modułów: automatyczny odpowietrznik, manometr i zawór bezpieczeństwa. Wszystkie te przyrządy są zamontowane w stalowej ocynkowanej obudowie z połączeniami gwintowanymi, z izolacją termiczną lub bez.

Automatyczny odpowietrznik

W większości przypadków automatyczny zawór powietrzny do systemu bezpieczeństwa wykonany jest z mosiądzu.

Pęcherzyki powietrza w systemie grzewczym pojawiają się z powodu następujących czynników:

• początkowe napełnienie instalacji grzewczej cieczą;
• montaż niskiej jakości lub zużycie gumowych uszczelek;
• zanieczyszczenie osadem korozyjnym wewnątrz rurociągu;
• uzupełnianie wodą;
• nieprawidłowy montaż lub uruchomienie systemu grzewczego itp.

Woda wpływająca do obiegu grzewczego zawiera dużo tlenu, który podczas ogrzewania zaczyna się rozszerzać, tworząc pęcherze powietrzne. Wskutek ich powstawania wzrasta ciśnienie, a prędkość cyrkulacji nośnika ciepła spada.

Automatyczny typ odpowietrznika ma specjalną konstrukcję komory powietrznej: cząsteczki brudu nie mogą dostać się do środka, a dzięki dużej objętości komory powietrznej eliminowany jest problem blokowania kanału odpowietrzającego.

Aby do tego nie doszło, warto zainstalować automatyczne urządzenie do odpowietrzania, które jest wygodne w eksploatacji – nie wymaga regulacji przez człowieka.

Zasada działania przyrządu całkowicie zależy od cech konstrukcyjnych. Automatyczne urządzenie składa się z kanału i zaworu. Drugi element odpowiada za odprowadzanie nadmiaru powietrza. Jeśli w rurociągu nie ma nadmiernego ciśnienia, pływak znajduje się w podniesionym stanie, a zawór iglicowy w pozycji «zamknięte».

W momencie tworzenia się poduszki powietrznej, pływak będzie opadać, a dźwignia otworzy zawór – w ten sposób następuje wypuszczenie powietrza z systemu. Po usunięciu nadmiaru pływak powróci do swojego początkowego położenia, a zawór zostanie ponownie zamknięty.

Manometr – dokładny wskaźnik ciśnienia

Działanie manometru opiera się na pomiarze ciśnienia w systemie grzewczym. To urządzenie jest przeznaczone do szybkiego uzyskiwania, sprawdzania i korygowania dopuszczalnego poziomu wskaźników. Jego główną cechą jest określanie dokładnych danych.

Na drugim miejscu jest taka cecha jak niezawodność. Dla niektórych ważny jest również rozmiar tarczy dla wygody odczytu wskazań. Każdy mechanizm wskazówkowy ma swoją niedokładność pomiaru. Ten błąd jest rozłożony w następujący sposób: na brzegach skali ma maksymalną wartość, w środku – minimalną.

Na manometrze są dwie wskazówki: czerwona i czarna. Pierwsza wskazuje rzeczywiste dane, druga ustawiana jest na poziom krytyczny dla systemu.

Dla każdego mechanizmu grzewczego w dokumentacji towarzyszącej podany jest maksymalny dopuszczalny poziom ciśnienia, jaki jest w stanie wytrzymać. Jako jednostki pomiarowe w manometrach stosuje się bary lub atmosfery. Jednak powszechne zastosowanie znalazła pierwsza opcja pomiaru.

Bary mają wartość pośrednią i są maksymalnie zbliżone do atmosfery fizycznej i technicznej:

• 1 bar = 10,197 m słupa wody lub 0,1 MPa
• Atmosfera techniczna (1 at) = 10 m słupa wody
• Atmosfera fizyczna (1 atm) = 10,33 m słupa wody

Wskaźnik 1,5 atmosfery to standardowe wartości ciśnienia w rurociągach niezależnych systemów ogrzewania. Dlatego dla autonomicznej kotłowni wystarczy manometr z maksimum (koniec skali) wynoszącym 4 atmosfery.

Maksymalne ciśnienie, na które są zaprojektowane manometry – 10 atmosfer. Na rynku dostępne są również urządzenia na 8, 6 i 4 atmosfery.

Cechy zaworu bezpieczeństwa

W systemie grzewczym zawór bezpieczeństwa odgrywa ważną rolę. To urządzenie ochronne przeznaczone dla generatorów ciepła. Główną funkcją jest eliminacja obciążeń (skoków) podczas wystąpienia nieplanowanych sytuacji. Najbardziej aktualny jest ten problem dla systemów ogrzewania parowego.

Jednak podwyższone ciśnienie może powstać również z powodu takich usterek:

1. Z powodu awarii automatyki objętość czynnika grzewczego może przekroczyć dopuszczalną normę.
2. Gwałtowny wzrost temperatur w obiegu.

Również to urządzenie ma właściwość regulowania przepływu czynnika grzewczego w linii grzewczej. Jest to konstrukcja tłoczona, składająca się z mosiężnego korpusu wyposażonego w dwie części – membranę i stalową sprężynę. Zazwyczaj w momencie zadziałania zaworu bezpieczeństwa w celu normalizacji pracy ogrzewania należy usunąć około 100 g rozgrzanego płynu.

Zawór bezpieczeństwa z mosiądzu może wytrzymać temperaturę czynnika grzewczego do 120 °C. Trzpień i spiralna sprężyna w tym urządzeniu są wykonane ze stali nierdzewnej.

Dzięki elastyczności pierwszego elementu ustawia się wymagany współczynnik ciśnienia działającego na membranę. W związku z tym przegroda membranowa zamyka przejście na zewnątrz. Poprzez zmianę stopnia sprężenia sprężyny w zaworze bezpieczeństwa reguluje się funkcje mechanizmu zabezpieczającego w systemie grzewczym.

Mechanizm zabezpieczający należy ustawić w taki sposób, aby maksymalne możliwe ciśnienie było o 15% wyższe od ciśnienia roboczego. Proces regulacji zaworu przeprowadza się co roku przed sezonem grzewczym.

Sprawność urządzenia sprawdza się poprzez jego wymuszone otwarcie. Należy to robić z określoną częstotliwością, aby mechanizm spustowy nie został zatkany przez różne osady, pozostając w pozycji niepracującej.

Podczas sprawdzania działania zaworu bezpieczeństwa wymuszony wylot czynnika grzewczego wykonuje się za pomocą specjalnej rączki. Na korpusie urządzenia strzałka wskazuje kierunek wypływu gorącego powietrza.

Z zasadami działania i montażu zaworu bezpieczeństwa do bojlera zapozna następny artykuł, w którym szczegółowo omówiono urządzenie oraz przedstawiono schematy montażu.

Zasada działania bloku bezpieczeństwa

Grupa bezpieczeństwa działa według bardzo prostej zasady, gdzie każdy z modułów odpowiada za utrzymanie norm określonych parametrów w prywatnej kotłowni:

1. Dzięki wygodnemu manometrowi użytkownik może kontrolować odczyty ciśnienia w momencie napełniania instalacji czynnikiem grzewczym, a także podczas pracy kotła.
2. Zawór ochronny zabezpiecza generator ciepła przed krytycznymi wahaniami ciśnienia.
3. Główna funkcjonalność odpowietrznika opiera się na automatycznym spuszczaniu powietrza, które dostaje się do rurociągu podczas jego początkowego napełniania lub w trakcie pracy.

Wszystkie moduły bezpieczeństwa stanowią jeden zespół i są skompletowane za pomocą specjalnego korpusu – kolektora.

Przy założeniu, że w schemacie kotłowni używany jest zbiornik wyrównawczy otwartego typu, montaż grupy bezpieczeństwa nie ma sensu — ciśnienie w rurociągu jest równe atmosferycznemu, a nadmiary powietrza opuszczają system przez zbiornik.

Niezależnie od rodzaju używanego kotła (na paliwo stałe, gazowy, na olej opałowy) – blok zabezpieczający uważany jest za podstawowy element przeciwawaryjny w zamkniętym systemie grzewczym, który charakteryzuje się pracą pod nadciśnieniem.

Zasady doboru sprzętu

Dla każdego modelu bloku zabezpieczającego w dokumentacji dołączonej są określone parametry, na które jest przewidziany.

Podstawowe kryteria wpływające na wybór urządzenia:

• charakterystyka cieplna kotła, na którą przystosowany jest agregat, kW;
• maksymalna temperatura czynnika grzewczego, °C;
• ciśnienie nominalne;
• zgodność z czynnikiem grzewczym – woda, para lub płyn niezamarzający;
• średnica gwintu przyłączeniowego – w przypadku niezgodności wystarczy zakupić przejściówki o odpowiedniej średnicy.

Prawidłowy dobór mocy bloku bezpieczeństwa zapewnia niezawodną ochronę kotła przed wszelkimi awariami w działaniu obiegu grzewczego.

Ranking popularnych modeli

Wśród firm produkcyjnych zajmujących się opracowywaniem armatury zabezpieczającej można wyróżnić takie popularne firmy: Watts i Valtec. Producent Watts słynie z dość szerokiego asortymentu urządzeń do systemu grzewczego, wśród których ważne miejsce zajmuje blok bezpieczeństwa.

Seria KSG ma różne urządzenia z gwintowanym korpusem, różniące się rozmiarami (od standardowych do kompaktowych) i materiałem wykonania:

• żeliwo;
• stal;
• mosiądz.

Dodatkowo niektóre modele są dostarczane z osłonami termoizolacyjnymi. Dla agregatów z linii KSG charakterystyczne jest wyposażenie w zawór spustowy, przystosowany do ciśnienia krytycznego 3 bary. Montaż do magistrali grzewczej odbywa się za pomocą złącza o średnicy 1 cala z gwintem wewnętrznym.

Seria modeli KSG firmy Watts, przeznaczona do funkcjonowania w schemacie kotłowni z generatorami ciepła o mocy 50-200 kW

Firma Valtec nie ustępuje jakością swoich produktów poprzedniej marce. Firma przedstawiła linie urządzeń do kotłów i zbiorników wyrównawczych – odpowiednio seria VT 460 i VT 495.

Seria modeli VT 460 jest przystosowana do pracy z domowymi agregatami grzewczymi o mocy do 44 kW, przy maksymalnym ciśnieniu 3 bary. Jednak ceny gotowych urządzeń są dalekie od tanich, dlatego rozwiązanie samodzielnego montażu takiego bloku można nazwać celowym.

Firma Valtec opracowuje bloki zabezpieczające przeznaczone do wszystkich rodzajów generatorów ciepła. Charakterystyczną cechą serii VT 460 jest umieszczenie modułów grupy bezpieczeństwa w kompaktowej obudowie z mosiądzu.

Montujemy blok bezpieczeństwa samodzielnie

Przy wykonywaniu bloku bezpieczeństwa nie powinno być trudności.

Do rozpoczęcia procesu należy przygotować następujące moduły i narzędzia:

• zawór spustowy;
• manometr;
• odpowietrznik;
• klucz płaski;
• klucze do rur;
• dwa kolanka z połączeniem gwintowanym zewnętrznym i wewnętrznym;
• złącze;
• krzyżak;
• przejściówki;
• uszczelniacz;
• len hydrauliczny do uszczelniania i zagęszczania połączeń.

Najpierw należy wkręcić kolanka w krzyżak. Aby uzyskać szczelne połączenie, pasma lnu nawija się na gwint zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a rozprowadzenie uszczelniacza na powierzchni powinno być równomierne.

Koszt samodzielnie wykonanego bloku bezpieczeństwa do systemu grzewczego jest około dwukrotnie niższy niż oferowanych na rynku odpowiedników.

Na wierzch nici nakłada się cienką warstwę uszczelniacza. Następnie za pomocą klucza płaskiego wkręca się kolanka w krzyżak prostopadle do siebie.

Teraz należy zamontować manometr, zawór bezpieczeństwa i odpowietrznik. Jeśli części mają różną średnicę, stosuje się odpowiednie przejściówki. Po ostatecznym złożeniu wszystkich modułów należy sprawdzić działanie mechanizmu pod ciśnieniem — urządzenie nie powinno przeciekać, a wszystkie części powinny być w stanie roboczym.

Podłączenie do systemu grzewczego

Przede wszystkim należy prawidłowo określić miejsce montażu grupy bezpieczeństwa.

Istnieją tu określone wymagania, które należy przestrzegać:

• powinien to być poziomy odcinek rurociągu obok generatora ciepła;
• na linii zasilającej za kotłem;
• w niektórych kotłach przewidziano montaż bloku bezpieczeństwa bezpośrednio na urządzeniu, w tym celu na górze generatora ciepła znajduje się specjalne złącze;
• odległość od urządzenia grzewczego do bloku zabezpieczającego nie powinna przekraczać 1,5 metra, może być mniejsza;
• dla rury biegnącej pionowo w górę od kotła, na przykład na następne piętro, należy wykonać odgałęzienie. Robi się to za pomocą kolanka tak, aby grupa bezpieczeństwa mogła znajdować się w płaszczyźnie poziomej, a urządzenia były skierowane „głowami do góry”;
• w przypadku bardzo mocnego kotła może być konieczne zainstalowanie kolejnego węzła zabezpieczającego.

Bardzo ważna zasada do przestrzegania – armatura odcinająca między grupą bezpieczeństwa a kotłem nie jest montowana. Zasadne będzie zainstalowanie bloku zabezpieczającego przed pierwszym zaworem odcinającym na linii.

Aby uniknąć obrażeń podczas kontroli lub zadziałania zaworu bezpieczeństwa w obecności osoby, należy podłączyć do urządzenia rurkę spustową i wyprowadzić ją do kanalizacji.

Należy terminowo sprawdzić działanie zaworu bezpieczeństwa. Procedurę tę wykonuje się za pomocą następującej metody – po zamontowaniu otworzyć kapturek w kierunku wskazanym przez strzałkę na urządzeniu.

Po zamontowaniu urządzenia zabezpieczającego należy sprawdzić poprawność działania wszystkich modułów. Aby uruchomić odpowietrznik, należy odkręcić górny kapturek i wypuścić powietrze. Następnie pokrywę wraca się do pozycji wyjściowej, jednak urządzenie powinno pozostać uchylone.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Wideo #1. Jak własnoręcznie złożyć grupę bezpieczeństwa do ogrzewania:

Wideo #2. Zasady montażu modułu zabezpieczającego:

Wideo #3. Podłączenie zespołu bezpieczeństwa do polipropylenowej rury zasilającej:

Wielu jest przekonanych, że zespół zabezpieczający należy do zwykłych urządzeń, a jego montaż nie jest obowiązkowy. Jednak lekceważące podejście do tej kwestii nie uchroni agregatu cieplnego ani samego systemu grzewczego przed rozerwaniem w wyniku gwałtownego skoku ciśnienia, co w zamkniętym obiegu jest zjawiskiem dość częstym.

Proszę pisać komentarze, zadawać pytania, publikować zdjęcia na temat artykułu w poniższym bloku. Proszę opowiedzieć, jak wyposażyli Państwo obieg grzewczy w grupę bezpieczeństwa. Proszę podzielić się przydatnymi informacjami, które mogą być przydatne odwiedzającym stronę.