Как избежать гидроудара в паровой системе отопления и повысить теплоотдачу

Отопительные системы, которым мы обязаны теплу в помещениях зимой, не так просты, как кажется на первый взгляд. Для их правильного функционирования недостаточно котла, труб и батарей. Паровые отопительные системы, по сравнению с водяными, обеспечивают большую температуру теплоносителя и энергоэффективность, соответственно греют лучше, но склонны к конденсированию пара на стенках труб. Если не осуществлять отвод конденсата, то возможны гидроудары. Инженеры, однако, не сидели сложа руки и изобрели конденсатоотводчики, препятствующие гидроударам. Но обо всём по порядку. В данной статье мы расскажем, что такое паровая система и гидроудар в ней, как избежать гидроудара в паровой системе и повысить теплоотдачу одновременно. Начнём по порядку.

Преимущества паровой системы отопления

Существуют два основных способа отопления: жидкостью (водой) или паром. У каждого есть свои преимущества и недостатки, но паровой по праву считается передовым и более экономичным способом. Его основные преимущества это:

• Помещение быстро прогревается за счет высокой скорости и температуре пара.
• Легкость в отоплении помещений в несколько этажей. Пар с лёгкостью поднимается наверх на нужный этаж, а сконденсировавшись, стекает обратно в котёл под действием гравитации.
• Следствие из предыдущего пункта – экономия на оборудовании для перекачки теплоносителя, которое бы вам потребовалось при выборе жидкостной системы отопления, что важно в системе отопления частного дома.
• Экономия не только на оборудовании, но и на работе системы в целом. Пар обладает более высокой теплоотдачей.

Паровая система – отличное решение не только для частного дома, но и для крупного предприятия, не желающего переплачивать за топливо для отопления. Но таким системам нужна защита от охлаждения и конденсирования пара, а также отвода конденсата во избежание гидроударов.

Что такое гидроудар в отопительной системе

Это резкое изменение давления воды в системе, вызванное, например, резким закрытием крана, задвижки или наоборот, резким запуском насоса на полную мощность. Иными словами, скачок давления в большую или меньшую сторону в трубах вызывает гидроудар.

Вода практически не сжимается, поэтому когда происходит резкое перекрытие потока (специальное с помощью крана или вследствие другой причины остановки потока среды по системе, которые мы рассмотрим ниже), вода стремится сохранить свою скорость, и давит на трубу с увеличенной силой. Это и есть гидроудар. Но жидкость останавливается не вся сразу: в трубопроводе она подобна колонне или длинному поезду. Если локомотив резко остановить перед стеной, то вагоны, следующие за ним, будут бить один по другому по цепочке. В результате скачки давления происходят многократно, что характеризует гидроудар как волновой эффект.

Рекомендуем видео о гидравлическом ударе, снятое ещё в советское время, но не теряющее актуальности по сей день.

Чем опасен гидроудар

Гидроудары разрушают трубопровод. Трескаются трубы, батареи, выходят из строя насосы, теряется герметичность соединений, начинаются протечки. В мировой практике известны случаи колоссальных катастроф, вызванных гидроударами. Например, в сентябре 1998 года произошло затопление Люблинской насосной станции, ставшего следствием резкого прекращения работы насосов. Или более современный пример посдедствий гидроудара на Манхэттене 19.07.2017, где была повреждена теплотрасса и в воздух взмыл 30-метровый столб раскаленного пара.

Пример коммунального коллапса, вызванного гидроударом, предлагаем посмотреть видео:

Если бы службы, запускавшие теплоноситель по системе, читали бы нашу статью, такого коллапса бы не произошло. Но незнание законов физики руководящих лиц – не единственная причина гидроударов. Он может возникать естественным образом в некоторых местах трубопровода, о которых мы расскажем ниже.

Где может возникать гидроудар в паровых отопительных системах

• Провисание трубопровода. В этом месте скапливается конденсат, и его достаточное количество может перекрывать поток теплоносителя, в результате чего периодически будет скакать давление.
• Подъем трубопровода. Здесь сужение сечения трубы конденсатом прекращается, в результате чего появляется перепад давления.
• Концентрическое сужение. Было широкое сечение трубы, стало узкое. Здесь и конденсат скапливается, и давление меняется.
• Фильтр. Их надо устанавливать, но тем не менее они могут вызывать гидроудары по вышеописанным причинам.
• Локальное заужение. Здесь скорость потока будет останавливаться, и по закону несжимаемости воды могут возникать гидроудары.

Как избежать гидроударов в паровой системе отопления?

• Для подачи пара использовать трубопроводную арматуру без возможности резкого открытия, например вентили. На трубах для возврата конденсата в котёл можно применять любую арматуру, в том числе шаровые краны.
• Применять конденсатоотводчики там, где скапливается конденсат (см. рисунок выше), а также на всей протяженности трубы через каждые 50-70 м в помещениях и 30-50 м на трубах под открытым небом.
• За конденсатоотводчиками ставить обратные клапаны, чтобы при остановке паровой системы трубы не заполнялись водой.
• Использовать минимум подъёмов трубопровода при конструировании.
• Использовать эксцентрические переходы там, где сокращается сечение трубы.
• Не использовать одну трубу для подачи пара и отвода конденсата. Отводить воду отдельной линией труб.

Из самого названия “гидроудар” вытекает его водная природа, а вода есть не что иное, как сконденсировавшийся пар. Логично, что для предотвращения гидроудара в паровых отопительных системах ключевую роль играют конденсатоотводчики.

Что такое конденсатоотводчики, и как они помогают повысить теплоотдачу отопительной системы

Их также называют “ловушка для пара” или по-английски Steam Trap. Это устройства для автоматического отвода конденсата, задача которых также – не выпускать при этом пар. Конденсат в системах парового отопления снижает эффективность работы всей системы, сужая рабочее сечение труб, снижая температуру пара, провоцируя возникновение гидроударов. Установив конденсатоотводчики, вы существенно повысите тепловую и экономическую эффективность системы, сэкономите деньги на топливе и ремонте.

Узнать больше о конденсатоотводчиках, принципе их работы и выгоде их использования вы можете на нашей странице каталога.

Видео: принцип работы конденсатоотводчика

Где устаноавливать конденсатоотводчики в паровых отопительных системах для избежания гидроудара?

Сами по себе конденсатоотводчики не являются гасителями или компенсаторами гидроударов, но они помогают их предотвратить, избавляя систему от основной причины гидроударов. А именно – перепада давления в результате скопления конденсата или неконденсируемых газов. Во избежание гидроударов конденсатоотводчики устанавливают в тех самых местах, где скапливается наибольшее количество конденсата, а именно:

• провисания трубопровода;
• подъёмы;
• узлы редуцирования;
• регулирующие клапаны;
• запорная арматура;
• гибкие соединения в трубопроводе;
• расходометры.

Также рекомендуется устанавливать их и на прямых участках трубопровода: через каждые 50-70 метров в тёплых помещениях и через каждые 30-50 м. под открытым небом.

Какие бывают конденсатоотводчики

Ниже мы рассмотрим основные типы современных конденсатоотводчиков. Если вы сомневаетесь, какой тип или модель выбрать, обращайтесь к нам в компанию “РУ100” – подберём! Наши контакты здесь.

Поплавковые конденсатоотводчики

Это механические конденсатоотводчики, принцип действия которых основан на разности в плотности конденсата и пара. Конденсат находится в нижней части корпуса конденсатоотводчика, и в нем плавает поплавок, соединённый с клапаном. С накоплением конденсата поплавок всплывает всё выше, и открывает клапан, через который выводится конденсат. Когда паровая ловушка полностью заполнена паром, клапан закрыт и пар не покидает корпуса. Отводят также неконденсируюемые газы (воздух).

Имеют ряд преимуществ относительно других типов устройств для отвода конденсата: высокая пропускная способность, отвод воздуха, стабильная работа даже при малых объемах входящего конденсата, непрерывный отвод, простота работы, и т.д. Из недостатков можно отметить лишь чувствительность к низким температурам (нужно утеплять) или использовать в помещении. Такие конденсатоотводчики используются для низких и средних давлений (до РУ40).

Пример поплавкового конденсатоотводчика – ADCA FLT17 резьбовой dP=4,5 бар

FLT17 – конденсатоотводчик со сферическим поплавком и встроенным термостатическим клапаном (для отвода воздуха и других неконденсируемых газов). Разработан для систем среднего и высокого давления. Типовое применение – теплообменное оборудование, емкости с паровой рубашкой и другие применения с непрерывным отводом конденсата. Производство португальской компании Valsteam ADCA.

• Постоянный отвод конденсата. Конденсат отводится при температуре насыщения. Не подвержен влиянию резких изменений нагрузок и перепада давления
• Данная модификация имеет резьбовое присоединение к системе. В наличии также фланцевые модификации.
• Модификация для давления dP=4,5 бар. В наличии модификации под другие давления: 10, 14.
• Оснащены фирменной системой отвода воздуха и неконденсируемых газов.

Принцип работы системы отвода воздуха и неконденсируемых газов в поплавковых конденсатоотводчиках ADCA

При запуске паровой системы по трубам вначале будет идти холодный воздух, и клапан отвода воздуха будет открыт, не допуская запирания воздуха в системе.Поплавковые конденсатоотводчики португальской компании-производителя Valsteam ADCA оснащены системой отвода воздуха и неконденсирующихся газов. Она состоит из термостатического элемента и связанного с ним биметаллического клапана отвода воздуха. Такая система имеет повышенную надежность, что важно для систем, в которых могут случаться гидроудары.

• С поступлением в трубопровод горячего пара термостатический элемент расширится, закрыв клапан отвода воздуха: пар не покинет конденсатоотводчик.
• Если корпус поплавкового конденсатоотводчика будет полностью заполнен конденсатом, то выводиться он будет также и через клапан для отвода воздуха: клапан откроется под охлаждающим действием конденсата.

Конденсатоотводчики с перевернутым стаканом

Если в прошлом типе конденсатоотводчиков поплавок был закрытым, то здесь в роли поплавка выступает перевернутый стакан, который наполняется конденсатом и паром. Если поплавок наполнен паром, то клапан закрыт, но с увеличением количества конденсата в нём поплавок теряет плавучесть, опускается, открывая выпускной клапан для конденсата.

Конденсатоотводчики ADCA с перевернутым стаканом также отводят воздух. В верхней части поплавка находится небольшое дренажное отверстие для этого. Выходя из стакана, они остаются в верхней части  корпуса паровой ловушки. При открытии выпускного клапана они сразу же выводятся раньше, чем начнет выводиться конденсат.

Пример – конденсатоотводчик с перевернутым стаканом ADCA IB12 и IBB12 производства Португалии

Рекомендован к применению в системах с повышенными требованиями к эффективности и надежности работы. Работает циклически. Применим для систем среднего и высокого давления. Присоединение фланцевое или внутренняя резьба.

Основные свойства

• Дискретный отвод конденсата, конденсат отводится при температуре насыщения.
• Не подвержен влиянию гидроударов и вибраций.
• При резком снижении давления в системе возможно выкипание гидрозатвора и пропуск пара.
• Встроенный фильтр (модель IBB12).

Биметаллические конденсатоотводчики

В этом типе конденсатоотводчиков отделение пара от конденсата осуществляется за счет разности их температур при помощи биметаллической пластины (состоящей из двух разных металлов). При нагревании металл расширяется, но эти два металла имеют разную степень деформации при нагревании. За счёт этого биметаллическая пластина выгибается по дуге. Когда в корпусе конденсатоотводчика горячий пар, пластина выгнута и закрывает выпускной клапан. Когда конденсат или воздух – пластина ровная и не закрывает клапан, через который они выводятся.

Пример – конденсатоотводчики биметаллические ADCA BM140 производства Португалии

BM140 – конденсатоотводчик биметаллический с функцией отвода воздуха из паровых систем. Преимущественно применяется в системах, где необходимо переохлаждение отводимого конденсата, спутниковых трубопроводах, паровых рубашках емкостей или в качестве воздухоотводчика в паровых системах.

Присоединение фланцевое, резьбовое, под приварку встык и внахлёст.

Основные свойства

• Постоянный отвод конденсата. Конденсат отводится переохлажденным.
• Может использоваться в качестве воздухоотводчика из паровых систем.
• Не подвержен влиянию гидроударов и вибраций.
• Встроенный фильтр.

Термостатические конденсатоотводчики

Этот тип конденсатоотводчиков также работает за счет разницы температур поступающего пара и конденсата. Но здесь управляющий элемент – не биметаллическая пластина, а капсула или сильфон, к которой крепится золотник спускного клапана. Внутри капсулы – жидкость (обычно смесь спирта и воды), которая расширяется и сужается при повышении или понижении температуры. Когда в корпусе термостатической паровой ловушки находится пар – клапан закрыт. Когда конденсат или воздух – капсула охлаждается и сжимается, клапан открывается, конденсат отводится.

Пример – конденсатоотводчики термостатические ADCA TH32Y

TH32Y – конденсатоотводчик термостатический с функцией отвода воздуха из паровых систем. Спроектирован для применения в таких системах как варочные котлы, стерилизаторы в пищевой, химической и др. отраслях. Присоединение к трубопроводу – внутренняя резьба или фланцевое.

• Постоянный отвод конденсата, конденсат отводится переохлажденным, в зависимости от типа капсулы на величину от 5 °C до 30 °C.
• Встроенный фильтр.
• Опции: LC-сниженная пропускная способность. Встроенный обратный клапан. Дренажный клапан
• Рабочая среда: Насыщенный водяной пар.
• Исполнения: TH32Y, TH32Y-CK (встроенный обратный клапан)
• Типоразмеры: DN1/2″–1″; DN15 – DN25.
• Присоединение: внутренняя резьба ISO7/1 Rp (BS21), фланцевое EN 1092–1 PN40, ANSI устанавливать в любом положении.

Термодинамические конденсатоотводчики

Самый простой тип конденсатоотводчика. Единственная подвижная деталь – диск, он же – управляющий элемент. Находясь в корпусе конденсатоотводчика, он испытывает на себе повышенное давление, когда в камеру поступает пар. Под давлением он прислоняется к седлу, закрывая собой выпускное отверстие. Когда в корпус начинает поступать конденсат, диск отходит от седла, конденсат выводится.

Воздух, поступающий вместе с конденсатом, может вызвать запирание корпуса диском при резком перепаде давления. Чтобы избежать этого, перед устройством устанавливают воздухоотводчики.

Пример – конденсатоотводчик термодинамический ADCA DT46

Используется в системах среднего и высокого давления, в том числе для трассировки паропроводов. Имеет малые вес и габариты, прост в монтаже. Теплоизолирующая крышка обеспечивает стабильную работу и делает конденсатоотводчик стойким к последствиям жестких условий внешней среды, которые могут повлиять на его нормальную эксплуатацию. Единственной подвижной деталью является диск. Не требует настройки во всем диапазоне рабочих нагрузок. Присоединение – фланец. Есть другая версия с резьбовым присоединением.

• Теплоизолирующая крышка.
• Допускается использование на перегретом паре. Седло и диск заменяются без демонтажа конденсатоотводчика.
• Не подвержен к воздействию гидроударов и вибраций. Легкий в обслуживании встроенный фильтр.

Конденсатоотводчики для сжатого воздуха.

Отдельная группа конденсатоотводчиков, которые способны работать при повышенном давлении. Используются для дренажа конденсата из пневмотрубопроводов. Традиционные места установки – после компрессоров, сепараторов, воздухоохладителей. По принципу работы аналогичны с поплавковыми конденсатоотводчиками, либо с перевернутым стаканом.

Конденсатоотводчик поплавковый ADCA FA20 для сжатого воздуха (Португалия)

• Служит для автоматического отвода конденсата из систем сжатого воздуха.
• Присоединяется на внутреннюю резьбу BSP.
• Максимальное давление – 40 бар.

Купить оборудование для борьбы с гидроударами и повышения теплоотдачи вы можете в компании РУ100!

• Наши инженеры работают в отрасли с 2008 года. Мы знаем, что продаём, и с удовольствием поможем вам выбрать нужную модель.
• Доставим ваш заказ по России! Либо возможен самовывоз с нашего склада в Москве.
• Оформить заказ очень просто.
• Работаем как с физическими, так и с юридическими лицами.
• Предоставляем полный комплект документов.
• Принимаем оплату наличными, безналичными, банковскими картами (при самовывозе)

Остались вопросы? Возможно, ответ уже есть в разделе FAQ. А если нет, то спросите нас:

• по телефонам 8 800 707 16 86, 8 985 570 35 05;
• по электронной почте info@py100.ru.

Оцените удобство работы с компанией РУ100!