Veiligheidsklep in het verwarmingssysteem: typen, toepassing, schema's en montage

Door onjuist gebruik, temperatuurschommelingen en drukschommelingen kunnen er storingen optreden in autonome verwarmingssystemen. De negatieve gevolgen in dergelijke situaties zijn kritiek: van defecten aan afzonderlijke componenten tot vernietiging van gebouwen en een ernstige bedreiging voor het leven.

Om gevaarlijke risico's uit te sluiten, helpt een veiligheidsklep in het verwarmingssysteem. Wat stelt het voor en wat is het werkingsprincipe? Deze vragen behandelen we in ons artikel. Ook bespreken we de varianten van dergelijke kleppen en geven we de belangrijkste verschillen aan, bekijken we de installatieregels in het verwarmingssysteem en geven we aanbevelingen voor het kiezen en instellen van veiligheidsarmaturen.

Waar is een veiligheidsklep voor nodig?

Verwarmingssystemen worden gevuld met water, waarvan de temperatuur ongeveer 15 graden is. Terwijl het door een gesloten circuit circuleert, wordt het koelmiddel verwarmd en aanzienlijk in volume toegenomen. Tegelijkertijd neemt de druk op het binnenoppervlak van de leidingen en de in het systeem geïnstalleerde apparaten aanzienlijk toe.

Overschrijding van de toegestane norm, in de meeste gevallen meer dan 3,5 bar, leidt tot:

• lekkage op de verbindingspunten van leidingdelen;
• schade of breuk van verbindingselementen en leidingen van polymeren;
• ontploffing van de keteltank;
• kortsluiting van elektrische apparatuur in de ketelruimte.

Het hoogste risico op noodsituaties is kenmerkend voor vastebrandstofketels, waarbij het moeilijk is om het warmteafgiftevermogen te regelen.

De prestaties van elektrische en gasapparatuur worden snel aangepast van start- tot maximale waarden en vice versa. Vaak is er veiligheidsautomatisering aanwezig die werkende elementen uitschakelt bij buitensporige temperatuurstijgingen.

De intensiteit van de verbranding van hout, kolen en andere brandstoffen in een vastebrandstofketel wordt geregeld door het openen/sluiten van de klep. Hierbij verandert de warmteafgifte niet onmiddellijk, maar geleidelijk. Vanwege de traagheid van de warmtegenerator kan de vloeibare warmtedrager oververhit raken.

Samen met de manometer die de druk berekent en de ontluchter die lucht uit het systeem verwijdert, wordt de veiligheidsklep vaak opgenomen in de veiligheidsgroep.

Wanneer het hout in de kamer goed verhit is en het water in het netwerk de vereiste temperaturen heeft bereikt, wordt de luchttoevoer afgesloten en begint de actieve vlam te doven.

Echter, in de gloeiende toestand blijft de verbrandingskamer de opgeslagen warmte afgeven. Bij het bereiken van 90-95 graden kookt het koelmiddel en veroorzaakt het onvermijdelijke intense stoomvorming. Dit leidt tot een plotselinge drukstijging.

In dergelijke omstandigheden wordt de veiligheidsklep geactiveerd. Wanneer de grensdruk wordt bereikt, opent hij de afsluiter en maakt hij de weg vrij voor de gevormde stoom naar buiten. Na stabilisatie van de waarden sluit de klep automatisch en gaat hij weer in de ruststand.

De installatie ervan is niet alleen verplicht voor vastebrandstofketels, maar ook voor stoomketels en ovens met een watercircuit. Veel modificaties van verwarmingsapparatuur worden al tijdens de productie met dit apparaat uitgerust. Vaak is deze klep een van de elementen van de veiligheidsgroep. Meestal wordt het apparaat direct in de warmtewisselaar geïnstalleerd of in de leiding in de buurt van de ketel geplaatst.

Varianten van apparaten en werkingsprincipe

De constructie van de aftapklep omvat twee verplichte componenten: een afsluitend onderdeel bestaande uit een zitting en een afsluiter, en een krachtverlener. Er worden verschillende soorten apparatuur onderscheiden met hun eigen kenmerken. Ze worden geclassificeerd op basis van bepaalde kenmerken.

Classificatie #1 — op basis van het aandrukmechanisme

In verwarmingssystemen van particuliere huizen, appartementen en kleine industriële installaties krijgt het veertype de voorkeur.

Het belangrijkste werkende element van het apparaat is de veer. Deze ondersteunt het membraan dat de zitting afsluit. Op de met de hendel verbonden stang bevindt zich een ring waar de bovenkant van de veer tegenaan drukt. De positie van de ring en de drukkracht op het membraan worden geregeld door de hendel.

Het apparaat kenmerkt zich door een eenvoudige en betrouwbare constructie, compacte afmetingen, de mogelijkheid om te combineren met andere elementen van het veiligheidsblok en een betaalbare prijs. De compressiekracht van het veermechanisme hangt af van de drukwaarde waarbij de klep wordt geactiveerd. Het instelbereik wordt beïnvloed door de elasticiteit van de veer zelf.

Het werkingsprincipe van veerveiligheidskleppen is als volgt:

• de waterstroom oefent druk uit op de afsluiter van het apparaat;
• de beweging van het koelmiddel wordt beperkt door de kracht van de veer;
• de kritische druk overschrijdt de compressiekracht, waardoor de steel van de klep omhoog wordt getild;
• de vloeistof wordt naar de uitlaatpijp geleid;
• het interne watervolume stabiliseert;
• de veer sluit de afsluiter en brengt deze terug naar de oorspronkelijke positie.

De behuizing van het veerbelaste apparaat wordt gemaakt van hoogwaardig, sterk messing met gebruik van technologieën en methoden van heet stampen. Voor de productie van de veer wordt staal gebruikt. Het membraan, de afdichtingen en de handgreep worden vervaardigd uit polymeren.

Sommige merken produceren apparatuur met reeds ingestelde fabrieksinstellingen. Er zijn ook modellen in het assortiment die op de plaats van installatie worden afgesteld tijdens de inbedrijfstellingswerkzaamheden.

Kleppen zijn er in open en gesloten uitvoeringen. In het eerste ontwerp wordt de warmtedrager naar de atmosfeer afgevoerd, in het tweede wordt deze in de retourleiding gelaten.

Hefboom-gewichtsveiligheidskleppen zijn niet zo wijdverbreid. In particuliere autonome systemen met een ketel worden ze zelden geïnstalleerd. Het gebruik is geconcentreerd in de industriële sector bij grote productiefaciliteiten, waar de leidingdiameter niet kleiner is dan 200 mm.

De kracht op de spindel in dergelijke mechanismen wordt niet door een veer geleverd, maar door een gewicht dat aan de hefboom is bevestigd. Het beweegt langs de lengte van de hefboom en regelt de kracht waarmee de spindel tegen de zitting wordt gedrukt.

De hefboom-gewichtsveiligheidsklep opent wanneer de druk van het medium aan de onderkant van de schuif de waarden overschrijdt die van de hefboom komen. Daarna verlaat het water via een speciale afvoeropening.

Het afstellen van hefboom-gewichtsveiligheidskleppen gebeurt door de stang langs de hefboom te verplaatsen. Om ongeautoriseerde of toevallige wijziging te voorkomen, wordt het gewicht met bouten vastgezet, afgedekt met een speciale behuizing en op slot gedaan.

De openingsdruk, evenals het instelbereik, wordt bepaald door de lengte van de hefboom en de massa van het gewicht. Hefboomveiligheidskleppen doen niet onder voor veerbelaste apparaten qua betrouwbaarheid, maar zijn duurder. De apparaten worden gemonteerd op flensverbindingsstukken van leidingen met een nominale diameter van 50 mm en meer.

Classificatie #2 — op basis van de hefhoogte van de afsluiter

In laagopgaande veiligheidskleppen stijgt de afsluiter niet hoger dan 0,05 van de zittingsdiameter. Het openingsmechanisme in dergelijke apparatuur is proportioneel.

Het kenmerkt zich door lage doorlaatcapaciteit en een zeer eenvoudige constructie. Laagopgaande apparatuur wordt gebruikt op vaten met vloeibaar medium.

Volopgaande apparaten zijn uitgerust met een tweetraps openingsmechanisme. Ze worden niet alleen gebruikt voor vaten met vloeistoffen, maar ook voor systemen waarin samendrukbare media circuleren (perslucht, stoom, gas).

Bij volopgaande apparaten is de heffing van de afsluiter hoger. Dit betekent dat hun doorlaatcapaciteit veel beter is dan bij het vorige type, waardoor ze grotere hoeveelheden overtollige warmtedrager kunnen afvoeren.

Classificatie #3 — op basis van de reactiesnelheid

De afsluitklep van proportionele veiligheidskleppen opent geleidelijk. Over het algemeen is de openingsgraad evenredig met de druktoename op het binnenoppervlak. Tegelijkertijd met het opheffen van het mechanisme nemen de volumes van de afgevoerde warmtedrager geleidelijk toe.

De constructie van de apparaten beperkt de mogelijkheden voor gebruik in samendrukbare media niet, maar ze overheersen toch in systemen met water en andere vloeistoffen.

Onder de voordelen van veiligheidskleppen met proportionele reactiesnelheid zijn de lage prijs, eenvoudige constructie, afwezigheid van zelfoscillaties, en stapsgewijze opening op niveaus die nodig zijn voor het handhaven van specifieke werkparameters.

Een kenmerk van tweetrapskleppen is dat ze onmiddellijk openen met volledige opening zodra de grensdrukwaarden in het systeem zijn bereikt, waarbij de afsluiter van de veiligheidsinrichting opent.

Specialisten adviseren deze apparaten te gebruiken in samendrukbare media. Tot de belangrijkste nadelen behoren de karakteristieke zelfoscillaties van de afsluiter.

Bij de installatie van een tweetrapsklep in een verwarmingssysteem met vloeibare warmtedrager moet rekening worden gehouden dat bij een plotselinge opening van de afsluiter een grote hoeveelheid water wordt afgevoerd.

Hierdoor zal de druk te snel dalen. De klep sluit onmiddellijk, wat een waterslag tot gevolg heeft. Proportionele apparaten veroorzaken dergelijke risico's niet.

Kenmerken van drieweg noodkleppen

Het is de moeite waard om apart te spreken over een minder bekend apparaat bij consumenten: de driewegklep met handmatige of elektrische schakelaar. Deze wordt gebruikt in verwarmingssystemen met lage-temperatuurcircuits.

De constructie van de veiligheidsvoorzieningen is voorzien van drie openingen, waarvan één ingang, twee uitgangen. De stromen van het medium worden geregeld door een klep in de vorm van een bol of een stang. De bewegende vloeistof wordt herverdeeld door rotatie.

Drieweg veiligheidskleppen zijn geschikt voor condenserende ketels en in gevallen waarin meerdere verschillende systemen werken vanaf één verwarmingsapparaat.

Stel u een situatie voor: in een huis is een verwarmingsschema geïmplementeerd met een systeem van gewone radiatoren en vloerverwarming. De technische vereisten voor de werking van de tweede optie voorzien in niet te hoge temperaturen van de warmtedrager.

De ketel verwarmt water in dezelfde temperatuurmodus voor alle systemen. Onder dergelijke omstandigheden ontstaat de behoefte aan een herverdelend apparaat, waarvan de taken uitstekend worden vervuld door een driewegklep.

Het vervult de volgende functies:

• afbakening van zones;
• verdeling van de stroomdichtheid over zones;
• Het bevorderen van het mengen van het koelmiddel uit de hoofdverdeelleidingen van aanvoer/retour om kouder water naar de leiding van de vloerverwarming te sturen dan naar de radiatoren.

Om niet zelf continu de temperatuur van het medium te hoeven controleren, moet u letten op klepmodellen die zijn voorzien van een servomotor.

Dit apparaat werkt met een sensor die is geïnstalleerd in het lage-temperatuurcircuit. Bij verandering van temperatuurwaarden activeert het afsluitmechanisme dat de toevoer van vloeistof uit de retour opent of sluit.

We hebben meer in detail gesproken over de soorten driewegkleppen voor verwarming en de criteria voor de selectie ervan, in het volgende artikel.

Tips voor het kiezen van het optimale model

Voordat u voor een specifieke beveiligingsapparatuur kiest, moet u zeker de technische specificaties van de ketelinstallatie in detail bestuderen.

Negatieve temperaturen hebben een negatief effect op de werking van de veiligheidsklep. Daarom is de aanwezigheid van vorstbeveiliging een redelijk belangrijke eigenschap voor het apparaat.

Het is niet verstandig om de bestudering van de instructies van de fabrikant te verwaarlozen, waarin alle grenswaarden worden vermeld.

Verschillende criteria spelen een beslissende rol bij het kiezen van een apparaat voor verwarming:

1. Ketelcapaciteit.
2. Maximaal toelaatbare druk van het medium voor het thermisch vermogen van de verwarmingsapparatuur.
3. Diameter van de veiligheidsklep.

U moet controleren of de drukregelaar in het apparaat een bereik heeft dat de parameters van de betreffende ketel omvat. De activeringsdruk moet 25-30% hoger zijn dan de werkdruk die nodig is voor een stabiele werking van het systeem.

Hoe hoger de werkdrukindicatoren, hoe minder tijd het apparaat nodig heeft om te reageren. Het verschil tussen de druk bij het begin van de beweging en bij volledige opening van de afsluiter moet 15% bedragen voor een nominale waarde lager dan 2,5 atm, 10% – voor hogere parameters.

De diameter van de veiligheidsklep mag niet kleiner zijn dan de aansluiting van de toevoerleiding. Anders zal de constante hydraulische weerstand de beveiliging niet in staat stellen zijn directe taken volledig uit te voeren.

Het optimale materiaal voor de vervaardiging van de apparatuur is messing. Het heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, waardoor vernietiging van de behuizing door hoge druk wordt uitgesloten.

De regeleenheid wordt vervaardigd uit hittebestendige kunststofmaterialen die de vereiste stijfheid behouden, zelfs bij contact met kokende vloeistof.

Regels voor montage en instelling

Als u van plan bent zelf een veiligheidsklep voor de verwarming te monteren, moet u van tevoren een set gereedschap voorbereiden. Bij de werkzaamheden kunt u niet zonder verstelbare sleutels en steeksleutels, een kruiskopschroevendraaier, een tang, een meetlint en siliconenkit.

Voordat u begint met de werkzaamheden, moet u een geschikte plaats voor de montage bepalen. De veiligheidsklep wordt aanbevolen om te bevestigen op de aanvoerleiding, niet ver van de uitlaat van de ketel. De optimale afstand tussen de elementen is 200-300 mm.

Alle compacte huishoudelijke veiligheidskleppen zijn voorzien van schroefdraad. Om volledige afdichting te bereiken tijdens het vastschroeven, moet u de buis afdichten met werk of siliconen. Het gebruik van FUM-tape wordt afgeraden, omdat deze niet altijd bestand is tegen kritisch hoge temperaturen.

In de normatieve documentatie die bij elk apparaat wordt geleverd, wordt het montageproces meestal stap voor stap beschreven.

Enkele belangrijke installatieregels zijn voor alle typen kleppen hetzelfde:

• als de veiligheidsklep niet als onderdeel van een veiligheidsgroep wordt gemonteerd, wordt er een manometer naast geplaatst;
• bij verenkleppen moet de veeras strikt verticaal staan en zich onder de behuizing van het apparaat bevinden;
• bij hefboom-gewicht apparatuur wordt de hefboom horizontaal geplaatst;
• op het gedeelte van de leiding tussen de verwarmingsapparatuur en de veiligheidsklep is montage van terugslagkleppen, kranen, schuifafsluiters en circulatiepompen niet toegestaan;
• om beschadiging van de behuizing tijdens het draaien van de klep te voorkomen, moet u met de sleutel aan de kant komen waar het schroeven plaatsvindt;
• de afvoerbuis, die de warmtedrager naar het riool of de retourleiding voert, wordt aangesloten op de uitlaat van de klep;
• de uitlaat wordt niet rechtstreeks naar het riool geleid, maar via een trechter of put;
• in systemen waar de vloeistofcirculatie volgens een natuurlijk schema plaatsvindt, wordt de veiligheidsklep op het hoogste punt geplaatst.

De nominale diameter van het apparaat wordt gekozen op basis van de door de Gostekhnadzor ontwikkelde en goedgekeurde methoden. Voor het oplossen van dit probleem is het verstandiger om hulp te vragen aan professionals.

Als die mogelijkheid er niet is, kunt u proberen gebruik te maken van gespecialiseerde online rekenprogramma's.

Om hydraulische verliezen te verminderen tijdens de druk van het medium op de klepzitting, wordt de noodapparatuur gemonteerd met een helling naar de ketelinstallatie.

De afstelling van de klep wordt beïnvloed door het type aandrukconstructie. Bij verenconstructies is er een kapje. De voorcompressie van de veer wordt ingesteld door dit te draaien. De afstelnauwkeurigheid van deze producten is hoog: +/- 0,2 atm.

Bij hefboomapparaten worden de instellingen uitgevoerd door het vergroten van de massa of het verplaatsen van het gewicht.

Na 7-8 bedrijfscycli in het geïnstalleerde noodapparaat slijten de veer en de zitting, waardoor de afdichting kan worden aangetast. In dat geval is het raadzaam de klep te vervangen door een nieuwe.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Hoe is een veiligheidsklep opgebouwd en waaruit bestaat deze:

Noodklep in de veiligheidsgroep:

Meer informatie over het kiezen en installeren van de optimale veiligheidsklep:

Een veiligheidsklep is een eenvoudige en betrouwbare apparatuur waarmee u uw woning kunt beschermen tegen onverwachte noodsituaties in verwarmingssystemen. Het volstaat om een kwaliteitsapparaat met geschikte parameters te kiezen en vervolgens een correcte afstelling en montage uit te voeren.

Kiest u voor uw verwarmingssysteem een geschikte veiligheidsklep? Heeft u nog vragen waarop u geen antwoord vond in bovenstaand materiaal? Stel ze aan onze experts door een reactie onder het artikel achter te laten.

Of wilt u het materiaal aanvullen met interessante feiten en nuttige aanbevelingen? Of wilt u uw ervaring delen met het zelf installeren van een klep in het systeem? Schrijf uw mening over de noodzaak van een dergelijk beveiligingsapparaat, deel tips voor de keuze op basis van persoonlijke ervaring.