Подпитка системы отопления. Схемы подключения и принцип работы

Основные элементы

Как и любое оборудование подпитка состоит из нескольких частей. Рассмотрим каждую деталь отдельно.

Исполнительный механизм

При ручном управлении устанавливают одну задвижку, через которую подают или перекрывают воду. Автоматическое оборудование может содержать различные виды устройств дистанционного управления. Самым популярным вариантом служит редукционный клапан. Он состоит из трех частей: запорный и обратный клапан, а также редуктор давления. При этом его устанавливают как в механические системы, так и оснащают электрическими датчиками управления.

В исполнительном механизме устанавливают нижний порог давления. Когда манометр улавливает потери мембрана отпускает пружину, та воздействует на рабочий шток, после чего отверстие клапана открывается. Когда давление нормализуется мембрана вновь давит на пружину и шток встает на место, закрывая проход конусом.

Настроить порог давления, при котором будет начинать подача рабочей жидкости, можно при помощи винта, закрепленного наверху исполнительного механизма. Установив его в определенном положении, позиция фиксируется контргайкой. Чтобы не ошибиться с настраиваемым давлением на устройстве имеется манометр.

Обратный клапан

Рабочая жидкость из отопительной системы не должна смешиваться с питьевой водопроводной водой. Это приведет к негативным последствиям:

• Сделают воду непригодной для употребления человеком из-за развития бактерий.
• Так как трубы отопления постепенно разрушаются внутри в воду может попасть коррозия, которая вредна для здоровья.
• Снижение КПД котла из-за потери давления и снижения температуры.

Теплоноситель может попасть в водопровод во время подпитки если давление в отопительной системе выше чем в трубах с холодной водой. Другая причина смешивания — запорная арматура вышла из строя и начала пропускать.

Чтобы избежать неприятной ситуации позади исполнительного устройства ставят обратный клапан. Некоторые конструкции предусматривают эту деталь внутри редукционного клапана. Современные конструкции подпитки имеют «прерыватель потока», устанавливаемый перед оборудованием.

Накопитель и насос

Когда давление в отопительной системе выше чем в водопроводе, понадобится насос чтобы восполнить потери рабочей жидкости. Автоматически или вручную подать воду невозможно. Если же выйдет из строя обратный клапан, тогда произойдет сброс теплоносителя в холодное водоснабжением.

Разработаны насосы с накопительным баком, в котором всегда есть запас воды для восполнения потерь в отоплении. Это позволяет решить проблему, даже когда в холодном водопроводе низкое давление. Насосы могут быть как ручными, так и автоматическими. Первый вариант предусматривает установку накопительной емкости выше уровня расширительного бака. Такую схему монтажа называют гравитационной. Во втором случае применяется гидроаккумулятор, соединенный с мембраной, постоянно находящейся под давлением.

Выпускаются вертикальные насосы без накопительного бака. Они предназначены для частных домов и устанавливаются в колодцах под воду.

Фильтры

Иногда в холодном водопроводе подается жидкость с примесями которая может нарушить работу систему отопления. Для защиты перед исполнительным устройством устанавливают два вида фильтров:

1. Очистка от мусора. Внутри используется сетка с мелкими ячейками, в которых застревают загрязняющие частицы. Иногда такой фильтр встраивают в исполнительный механизм.
2. Химическая очистка. Чтобы избежать коррозии труб отопления смягчают поступающую воду. Обычно при помощи реагентов устраняют соли кальция.

Все виды фильтров нужно регулярно чистить. Так они будут надежно исполнять свои функции и не забивать клапаны.

Принцип работы и типы управления узлом

Основная задача устройства подпитки – добавить в отопительную систему недостающий теплоноситель, чтобы рабочее давление пришло в норму. При достижении требуемого значения данного параметра подпитывающий поток прерывается. В преобладающем большинстве случаев оборудование подключают к холодному водопроводу, но также возможен вариант подпитки от накопительной емкости.

Кроме удобного автоматического, узел подпитки может иметь и механическое управление. Подпитка с механическим управлением удобна там, где система небольшая, а скачки давления регулируются при помощи расширительных баков. Потери небольшого объема воды здесь можно компенсировать самостоятельно, отслеживая показатели манометра и вручную открывая соответствующий кран. Жидкость может поступать либо самотеком, либо с помощью подпиточного насоса. В типичных гравитационных установках теплоноситель подают, пока он не пойдет из приваренной к баку переливной трубы.

Ключевым недостатком ручного управления подпиткой является необходимость иметь опыт выполнения подобных манипуляций, обладание определенными знаниями и навыками.

Схема расширительного бака

Автоматические клапаны подпитки более актуальны для больших разветвленных систем. Очень часто они уже «включены» в комплектацию котла, являясь частью его автоматики.

Монтаж такого устройства делает эксплуатацию отопительной системы удобной и безопасной. Огромным преимуществом автоматической подпитки, как и любой другой саморегулирующейся установки, заключается в отсутствии необходимости человеческого участия. Кроме эпизодических профилактических проверок ни в каком дополнительном контроле она не нуждается.

Монтаж автоматической подпитывающей установки может производиться как в горизонтальном, так и вертикальном положении

Стоит отметить, что узел подпитки используется не только для добавления жидкости в систему отопления – он полифункционален. С его помощью осуществляют: первоначальное заполнение отопительной системы водой или антифризом, полный слив теплоносителя, подготовку воды, опрессовку и промывку системы.

Все элементы автоматического подпиточного клапана для системы отопления должны быть выполнены из качественных материалов: нержавеющей стали, латуни, высокопрочной пластмассы

Виды запорных элементов

Любой обратный клапан (устаревшее название – невозвратный) выполняет простую задачу – не позволяет потоку теплоносителя менять направление, пропуская жидкость лишь в одну сторону. В схемах водяного отопления данная функция нужна не всегда и реализуется по мере необходимости.

В отопительных системах частных домов и квартир применяются следующие виды возвратных клапанов:

• лепестковые;
• тарельчатые;
• шаровые.

Промышленные модели устанавливаются в крупных котельных и на производственных объектах

Разберем устройство и принцип работы каждого типа клапанов отдельно. В дальнейшем это поможет вам понять, какое изделие лучше подобрать и установить в конкретную систему отопления.

Лепестковые клапаны

Элемент, изготавливаемый из латуни либо нержавеющей стали, состоит из таких деталей:

• корпус в виде тройника с откручивающейся верхней пробкой (для обслуживания);
• дисковый затвор, закрепленный на оси посредством поворотного рычага;
• седло с уплотнением, куда прилегает диск в закрытом состоянии.

Общее устройство лепесткового обратного клапана показано на чертеже с деталировкой. Принцип работы элемента следующий: теплоноситель, движущийся в указанном направлении, отклоняет запорный диск и свободно проходит дальше по трубе. Когда направление потока воды меняется на противоположное, затвор под воздействием силы тяжести (или пружины) автоматически захлопывается и перекрывает проход.

Типовая конструкция с гравитационным затвором

Перечислим важные характеристики лепестковых обратных клапанов, устанавливаемых в системы отопления частных домов:

• диаметр внутреннего прохода – от 15 до 50 мм (½—2 дюйма);
• максимальное рабочее давление – 16 Бар;
• низкое гидравлическое сопротивление;
• сбоку в корпусе предусмотрен винт для разборки и настройки оси затвора;
• гравитационная версия без пружины может нормально работать только в горизонтальном положении.

Подробно конструкция и принцип работы поворотного клапана показан на видео:

Watch this video on YouTube

Клапаны тарельчатого типа

Принцип работы тарельчатого обратного клапана понятен по его конструкции, изображенной на чертеже:

1. Внутри цилиндрического латунного корпуса сделана площадка с круглым отверстием – седло.
2. С другой стороны детали выполнена перегородка, имеющая отверстие в центре.
3. В отверстие перегородки вставлен шток с тарельчатым затвором на конце, оснащенным уплотнителем.
4. Между перегородкой и «тарелкой» установлена пружина, прижимающая диск к седлу.

Вода, текущая в правильном направлении, преодолевает силу упругости пружины, открывает затвор и двигается дальше. В обратную сторону течение невозможно – проток моментально закрывается. Какие свойства обратного клапана важны для систем отопления:

• способность функционировать при любой ориентации корпуса в пространстве;
• рабочее давление – не менее 10 Бар, диаметры DN15 — DN100 (внутренний);
• тип соединения – муфтовое (внутренняя трубная резьба);
• пружинный запор создает повышенное гидравлическое сопротивление потоку жидкости;
• уплотнение теряет герметичность в случае попадания твердых частиц, например, песка.

В инженерных сетях частных домов и квартир применяются клапаны с муфтовым присоединением

Тарельчатые запоры также применяются в сетях водоснабжения, например, совместно с погружными насосами. Клапан не позволяет воде из трубопроводов стекать обратно в колодец либо скважину.

Шаровые затворы

Это обратный клапан простейшей конструкции, работающий по следующему принципу:

1. Внутри цилиндрического латунного корпуса помещен шарик, сделанный из резины, реже — алюминия.
2. Выскочить наружу шарику не позволяют 2 перегородки с отверстиями, сделанные по краям.
3. Поток теплоносителя придавливает резиновый шар к перегородке с ребрами. Эти выступы образуют зазор, куда свободно проходит поток воды.
4. Если теплоноситель двинется в обратную сторону, шарик прижмется ко второй перемычке – седлу. Поскольку ребра отсутствуют, тело шарика полностью закроет проходное отверстие.

Плюсы шарового обратного клапана – низкая цена, малое гидравлическое сопротивление и работа без всяких пружин в любом положении, хотя предпочтительнее вертикальное. Недостаток – потеря герметичности при повышении давления до 6—7 Бар, чего не случается в индивидуальных отопительных сетях.

Чтобы ближе познакомиться с шариковым затвором, смотрите следующее видео:

Watch this video on YouTube

Признаки того, что в системе отопления недостаточно воды

Оперативный персонал или собственник котлоагрегата должен безошибочно определять дефицит теплоносителя в его контуре. Прежде всего, с помощью манометра, поскольку давление среды в сети при утечке будет падать.

В современных автономных системах, оборудованных многофункциональной автоматикой, утечка воды теплосети входит в обязательный показатель по защите котла, поэтому при ее падении персонал будет предупрежден средствами сигнализации: звуковой и визуальной.

Для старых модификаций котла, падения давления теплоносителя из-за непроизводительных утечек определяют по таким признакам:

• перегрев подающего теплоносителя, притом, что радиаторы быстро остывают из-за нарушения в них циркуляции воды;
• вода в сети начинает булькать, особенно в стояках отопления;
• начинается процесс тактования котла, когда часто включается/отключается горелка газового агрегата;
• срабатывание предохранительного клапана твердотопливного котлоагрегата из-за перегрева теплоносителя.

Ситуация с утечками особенно опасна в твердотопливных котлах, поскольку из-за большой инерционности процесса горения, котел не может остановиться, пока не выгорит все заложенное топливо, а значит имеется большая возможность перегрева труб или теплообменников, расположенных в топке, с последующим их разрывом и выходом открытого источника огня в топочную.

Ручная подпитка

Наиболее простой способ организации ручной подпитки теплоносителя реализуется в открытых системах отопления следующим образом:

• На обратке системы отопления перед циркуляционным насосом врезается патрубок. Именно на этом участке самая низкая температура теплоносителя и показатели давления в системе;
• На патрубок устанавливается обратный клапан для предотвращения слива теплоносителя в водопровод и шаровой кран в качестве отсекающей запорной арматуры;
• Перед краном в трубу врезается фильтр грубой очистки — грязевик;
• Сама труба подключается к системе централизованного водоснабжения.

Такой способ подпитки имеет целый ряд недостатков:

• Владельцу дома придется самостоятельно отслеживать уровень теплоносителя в системе. Для этого визуально оценивается уровень воды в расширительном баке;
• Количество поданной в трубопроводы воды также необходимо контролировать вручную;
• Как правило, наполнение происходит до момента, пока вода начнет выливаться через патрубок перелива расширительного бака.

В том случае, если в доме нет централизованной системы водоснабжения, можно воспользоваться насосным оборудованием для ручной подпитки системы отопления. Для этого рекомендуется применять погружной насос «Малыш» со встроенным обратным клапаном. Насос через гибкий шланг со штуцером или соединением американка подключается к крану слива теплоносителя в канализацию. После подключения запорная арматура открывается, предоставляя доступ в систему. Утечка через насосное оборудование невозможна при условии, что давление в системе не превышает 2 бара.  Именно такое давление выдерживает обратный клапан погружного насоса «Малыш». При необходимости к сливному крану подключается отдельный обратный клапан с более высокими рабочими параметрами, чтобы гарантировать отсутствие утечек теплоносителя.

Масштабные системы отопления открытого типа нуждаются вы подпитке теплоносителем гораздо больше, поэтому наиболее целесообразно вывести подающий шланг с краном непосредственно в расширительный бак. Таким образом, будет реализован контроль уровня теплоносителя при наполнении системы.

Пример системы автоматической подпитки

На рынке представлена масса оборудования для решения вопроса подпитки систем отопления. Хотите получить автоматическую, бесперебойно функционирующую, надежную установку? Ее можно «собрать» из таких элементов:

• емкости с резьбовой крышкой;
• насоса-дозатора;
• реле давления;
• жесткой всасывающей линии с датчиком уровня;
• воздушного клапана для выпуска воздуха;
• штуцера для заливки теплоносителя в емкость, укомплектованного заглушкой (предотвращает попадание в емкость твердых частиц);
• инжекционного клапана для присоединения к системе циркуляции;
• гибкой трубки;
• датчика нижнего уровня для сигнализации об отсутствии жидкости в емкости подпитки;
• электрической мешалки, предотвращающей возможное разделение теплоносителя на фракции.

Грамотно смонтированный из вышеперечисленных компонентов узел будет высокоэффективен в отношении поддержания требуемого давления в отопительном контуре, а также полностью сочетаем с контуром кондиционирования помещений. Установка автоматически «устранит» все штатные потери в системах: по соединениям, по уплотнениям насосов, на арматуре. Она совсем «не капризна» в отношении теплоносителя: хорошо работает как с водой, так и с гликолесодержащими жидкостями.

Объемный насос, используемый в данном узле автоматической подпитки, способен преодолевать противодавление в системе без резких скачков давления при включении

Функционирует данный узел по такому принципу:

1. Через штуцер либо горловину в емкость заливается вода/гликоль и вода в соответствующей пропорции/готовый раствор.
2. Насос установки подпитки подключается к сети и с малой производительностью закачивает теплоноситель в систему, тем самым обеспечивая равномерное ее заполнение.
3. При достижении давления в системе заданного значения подкачка автоматически прекращается.
4. При падении давления реле включает насос, возвращающий системе стабильность.

Принцип работы и типы управления узлом

Самой главной задачей подпиточного узла является возможность дополнения недостающей части теплового носителя в отопительную систему, что позволит нормализовать показатели рабочего давления.

На сегодняшний день практикуется пара вариантов восполнения объёма утраченного теплового носителя:

• Ручное управление наиболее удобно при обслуживании небольшой отопительной системы, в которой есть возможность самостоятельно осуществлять контроль уровня давления в строго соответствии с показателями манометра. В этом случае поступление теплового носителя происходит посредством самотёка или при помощи подпиточного насосного оборудования.
• Автоматический режим подпитки самостоятельно включается при падении уровня давления внутри системы ниже установленных пределов. В этом случае происходит срабатывание клапана на подпитку системы отопления и открытие проточного отверстия с принудительным поступлением теплового носителя. После выравнивания показателей давления закрывается клапан, а также производится стандартное выключение насосного оборудования.

Несмотря на удобство второго варианта, очень важно помнить, что автоматический режим подпитки предполагает обязательное включение в систему дополнительного элемента, нуждающегося в электрическом снабжении. При частых перебоях с электроснабжением целесообразно продублировать атематическое управление рычагом ручной подпитки

Простейшая гравитационная установка в ручном варианте осуществляет обычный набор водопроводной воды до выхода излишков из переливной трубы на расширительном бачке, а достоинством автоматики является практически полное отсутствие необходимости контролировать процесс подпитки системы.

Как правило, подпитывание отопления осуществляется посредством подключения к холодной водопроводной системе, но в некоторых случаях запитывание производится с применением накопительного бака.

В условиях открытой системы отопления

Об уменьшении объема теплового носителя в открытой отопительной системе сигнализирует расширительный бачок, который монтируется в верхней точке установленной конструкции.

Гравитационная система подпитывается при снижении уровня теплового носителя в бачке и отсутствии достаточного напора внутри контрольного трубопровода.

Схема узла подпитки системы отопления

С целью предотвращения повышенного расхода теплоносителя обязательно устанавливается арматура запорного типа, срабатывающая в момент контрольного открытия крана.

В условиях закрытого отопительного контура

Оптимальный вариант для обустройства отопительной системы закрытого типа представлен монтажом автоматического подпитывающего узла с различными видами арматуры. Лучше всего использовать редуктор, имеющий встроенный фильтр, обратный клапан, задвижку и манометр, позволяющий контролировать показатели уровня давления.

При применении в качестве теплового носителя обычной магистральной водопроводной воды, целесообразно обеспечить установку качественного комплексного фильтрующего устройства, что продлит срок эксплуатации всей отопительной системы.

Подпитывающее устройство чаще всего монтируется на байпас с запаковкой всех резьбовых соединений и впайкой монтажных кранов, после чего производится установка полностью собранного узла.

Схема ручной подпитки

Простейший вариант наполнения системы реализован в 90% двухконтурных настенных котлов, куда априори подведена труба холодного водоснабжения. Внутри корпуса установлен ручной вентиль, соединяющий эту магистраль с обратной линией отопления. Нередко кран подпитки котла встречается на твердотопливных теплогенераторах с водяным контуром и без такового (пример — отопительные агрегаты чешского бренда Viadrus).

В настенных двухконтурных теплогенераторах подпиточный вентиль расположен снизу, где подключаются трубопроводы Для сборки классического подпиточного узла, подходящего к любому типу системы, понадобятся такие детали:

• тройник с боковым отводом Ду 15—20, соответствующий материалу трубы отопительной магистрали, — фитинг для металлопластика, полипропилена и так далее;
• тарельчатый (пружинный) обратный клапан;
• кран шаровой;
• соединительные муфты, фитинги.

Задача обратного клапана — не пускать воду из тепловой сети назад, в водопровод. Если речь идет о подкачке антифриза с помощью насоса, без клапана вовсе не обойтись. Арматура устанавливается именно в порядке перечисления:

1. Тройник врезается в обратку отопления после циркуляционного насоса.
2. К отводному патрубку тройника подсоединяется обратный клапан.
3. Следом ставится шаровой кран.

Принцип действия узла простой: при открытии крана вода из централизованной магистрали поступает в трубопроводы отопления, поскольку ее давление выше (4—8 Бар против 0.8—2 Бар). Процесс наполнения закрытой системы отслеживается по манометру котла или группы безопасности. Если вы случайно превысили давление, воспользуйтесь краном Маевского на ближайшем радиаторе и стравите лишнюю воду.

Чтобы контролировать количество теплоносителя в расширительной емкости открытой теплосети, расположенной на чердаке дома, бак нужно оснастить 2 дополнительными трубками диаметром ½ дюйма:

1. Контрольный трубопровод, заканчивающийся краном в котельной, врезается в боковую стенку примерно на половине высоты резервуара. Открыв данный вентиль, вы сможете определить наличие воды в баке, не забираясь на чердак.

   В процессе подпитки воздушные пузыри выходят через крышку бачка, максимальный уровень отслеживается по истечению воды из верхнего штуцера через трубу

2. Трубка перелива врезается на 10 см ниже крышки бака, конец отводится в канализацию либо просто на улицу под свесом кровли. Находясь в топочной и открывая кран подпитки, вы должны видеть этот патрубок, когда оттуда потечет вода, заполнение прекращается.

Схема с обратным клапаном и запорным краном также применима для заливки гелиосистем (солнечных коллекторов) и геотермальных контуров тепловых насосов антифризом. Как пользоваться котловым вентилем подпитки, рассказывается на видео:

Типы

Запорная арматура на отопление делает эффективной работу всего оборудования, входящего в систему, в значительной степени экономит энергетические и материальные ресурсы. Она устанавливается между радиаторами или трубами и бывает нескольких типов:

• шаровые краны с различной резьбой;
• запорные клапаны;
• поворотные затворы;
• фланцы и фитинги;
• обратные клапаны;
• задвижки.

Краны шаровые

Для удобства подключения радиаторов системы отопления выбирают краны шаровые из латуни. Подобная запорно-регулирующая конструкция выпускается с внутренней резьбой, накидной гайкой, воздуховыпускным устройством и заглушкой. Последние две применяются в тех случаях, когда нужно удалить воздух из системы или, наоборот, запустить в нее. Шаровые краны используются также при монтаже манометра.

Подобные устройства оснащены полнопроходными шарами. В каждом из них установлена особая система, которая защищает корпус от повреждений при замерзании воды и противодействует распространению бактерий, появляющихся в результате застоя жидкости в трубопроводе.

Большинство моделей шаровых кранов снабжены уплотнительными кольцами, которые контактируют друг с другом, а не с поверхностью корпуса. Благодаря этому повышается износостойкость всего крана. Запорно-регулирующая деталь этого типа содержит на корпусе важные сведения, касающиеся ее монтажа.

Запорные клапаны

Для подключения или отключения отдельного радиатора (с целью его демонтажа или профилактики) в системе отопления без ее опорожнения используют запорные клапаны. Они бывают двух видов: прямые и угловые. Изготавливают такие устройства из латуни с покрытием из никеля.

Некоторые модели комплектуют спускным краном (также изготовленным из латуни), с его помощью удаляют воду из радиатора или заполняют его жидкостью.

Шланговая насадка такой конструкции может поворачиваться в любую сторону.

Затворы поворотные

Это запорно-регулирующая арматура, выполненная в форме диска. Элемент поворачивается вокруг оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению движения теплоносителя. Поворотные затворы используются не только в отопительных системах, но и для водоснабжения.

Обратные клапаны

Подобные устройства используются для защиты системы от непредвиденных нагрузок, регулировки потока теплоносителя в трубопроводе. Они могут монтироваться в разных местах. Муфтовые клапаны из латуни имеют резьбу и прокладку, расположенную с входной стороны. Вся конструкция работает на пружине, которая держит шток. Он, в свою очередь, при некотором давлении утапливается, тем самым давая проход теплоносителю. Служит такое оборудование долго, стоит недорого.

Для подключения системы отопления используют обратные клапаны из латуни, с пружиной из нержавейки и пластиковым штоком. Устанавливают их в контур после циркуляционного насоса. Максимально допустимая температура для подобных механизмов — 120 °С.

Также такие элементы могут быть установлены на резервуары с высоким давлением.

Фланцы

Эти соединительные детали используют для подключения арматуры к трубам, соединения отдельных частей трубопровода, монтажа дополнительного оборудования. Выпускают их в форме диска или кольца с отверстиями. По форме они бывают плоские или воротниковые (с выступом, впадиной, шипом, пазом).

Изготавливаются из стали. Отличаются долговечностью, широким диапазоном температур, прекрасными противокоррозионными свойствами.

Фитинги

Фитинги – это соединительные элементы для трубопровода системы отопления. К ним относят:

• муфты (не изменяют направление трубопровода, имеют разные диаметры выходов);
• угольники (меняют направление на 45-90°);
• тройники (конструкции с 3 выходами для объединения труб различного диаметра под разными углами);
• крестовины (для 4 перпендикулярных друг другу труб или расположенных под определенным углом);
• заглушки (одеваются на конец трубы).

Задвижки

Конструкция этой детали включает в себя металлический корпус, управляющий рычаг, дисковый затвор. Подобный механизм снабжен запирающим элементом, расположенным перпендикулярно потоку теплоносителя. Регулирующая функция этого элемента не предусмотрена. Он работает в 2 положениях: «открыто» или «закрыто».

Сечение задвижек почти совпадает с диаметром труб. Такие элементы отличаются простотой конструкции, малым уровнем гидравлического сопротивления. Применять их особенно выгодно в магистральных трубопроводах.

На сегодняшний день все чаще для отопительных систем выбирают пластиковые и металлопластиковые трубы, соответственно, с ними используют полипропиленовую арматуру для радиаторов отопления. Она ставится на каждый элемент системы отдельно.