Какое давление выдерживают стальные трубы отопления



Давление в трубах: 27 любопытных фактов

Эта статья посвящена давлению в отопительных системах. В ней я расскажу о том, какое давление в трубах отопления считается нормой и каких пиковых значений оно может достигать, как создается перепад в элеваторном узле и в автономном контуре, каковы пределы прочности на разрыв разных видов труб и какими радиаторами их комплектовать, чтобы исключить разрушение системы отопления при гидроударах.

Манометр в тепловом узле многоквартирного дома.

Центральное отопление

Трасса

1. На выходе из ТЭЦ давление на подающей нитке теплотрассы достигает 7-8 кгс/см2, на обратной — примерно 3 кгс/см2. Благодаря гидравлическим потерям и большому количеству подключенных между нитками потребителей при замере на конечных домах давление на подаче уменьшится до 5,5 — 6 кгс/см2, а на обратке — поднимется до 4 кгс/см2;

Одна теплоэлектроцентраль обеспечивает теплом небольшой город.

1. В отопительный сезон слесаря Теплосетей проводят периодические замеры давления в тепловых колодцах. Для этой цели в них установлены сбросники диаметров ДУ15 — ДУ25;
2. Манометры в тепловых колодцах не устанавливают стационарно, а вкручивают при каждом замере. Тем самым исключается кража приборов и «залипание» их стрелок при неизменных в течение длительного времени показаниях;

Резьба типичного лабораторного манометра выполнена из латуни и имеет размер 1/2 дюйма (ДУ15). Чтобы уменьшить износ витков резьбы, прибор часто снабжается стальным удлинителем — коротким патрубком с наружной и внутренней резьбами.

Лабораторный манометр с шкалой в кгс/см2.

1. Раз в год, после окончания отопительного сезона, проводятся испытания трассы на плотность. При этом давление в обеих нитках поднимается до 10 — 12 кгс/см2. Таким образом выявляются все слабые места трассы, нуждающиеся в замене или ремонте: труба, которая не держит соответствующего давления, просто-напросто рвется. Во избежание несчастных случаев и для уменьшения затрат трасса во время испытаний заполняется холодной водой.

Устранение порыва трассы после испытаний.

Элеватор

1. Перепад давлений, обеспечивающий циркуляцию в системе отопления многоквартирного дома, составляет всего 0,1 — 0,2 кгс/см, что соответствует напору в 1 — 2 метра. Перепад в 2 — 3 атмосферы на входе лишь обеспечивает работу водоструйного элеватора: сопло впрыскивает горячую воду с более высоким давлением в воду с обратки, вовлекая часть ее объема в повторный цикл циркуляции.

Принцип работы водоструйного элеватора.

Таким образом обеспечивается минимальный разброс температур между первыми и последними по ходу теплоносителя радиаторами;

Распределение давлений и температур в элеваторном узле.

1. Регулируя диаметр сопла, можно менять давление смеси (теплоносителя, поступающего в отопительный контур) и, соответственно, температуру обратки. Традиционно регулировка выполняется расточкой или рассверливанием сопла; при необходимости оно предварительно заваривается для уменьшения рабочего диаметра.

Снятые для расточки сопла.

В последние годы стали применяться элеваторы с регулируемыми соплами, позволяющими обойтись без демонтажа элеватора и остановки циркуляции. Увы, я не видел их в деле и не могу описать их возможности из первых рук;

Устройство элеватора с регулируемым соплом.

1. Уменьшить температуру обратки при ее отклонениях от температурного графика в большую сторону можно своими руками, с помощью запорно-регулирующей арматуры. Для этого достаточно частично прикрыть входную задвижку на обратке с контролем перепада по манометру.

При этом задвижка вначале полностью закрывается, а затем открывается до получения нужного значения перепада. Если просто закрыть ее, щечки в дальнейшем могут соскользнуть вниз по штоку и полностью остановить циркуляцию. Цена такой ошибки — гарантированная разморозка подъездного отопления;

Устройство клиновой задвижки.

1. Повысить температуру в доме можно, полностью сняв сопло и заглушив подсос элеватора стальным блином, установленным между фланцами. Это практикуется в сильные холода при большом количестве жалоб на холод в квартирах;

Это крайняя мера, приводящая к огромному перерасходу тепла и отклонениям от температурного графика. Мало того: при этом в систему отопления поступает теплоноситель с подачи с температурой, в пике достигающей 150С. Такой режим выходит за пределы рекомендованного для всех полимерных и металлополимерных труб .

Элеватор снят, подсос заглушен. Вода с подачи поступает прямо в радиаторы.

1. На фланцах элеваторных узлов с циркуляционными врезками ГВС (как минимум по две врезки на подаче и обратке) между врезками ставятся подпорные шайбы, обеспечивающие циркуляцию при запитке ГВС с одной нитки. Диаметр такой шайбы обычно на 1 мм больше диаметра сопла. Шайба создает перепад в пределах полуметра (0,05 атмосферы).

Внутриквартирная разводка

1. Давление в стояках, подводках и радиаторах на нижнем этаже дома по понятным причинам равно давлению смеси или обратки и составляет 3 — 4 кгс/см. С каждым этажом оно уменьшается примерно на 0,3 атмосферы (избыточное давление в 1 атмосферу поднимает водяной столб на 10 метров).

Перепад в одну атмосферу поднимет водяной столб на высоту в 10 метров.

Гидроудары

1. Гидроудар — это кратковременное повышение давления на фронте воды при резкой остановке потока. Оно является практическим следствием того, что вода почти несжимаема и обладает определенной инерцией. Гидроудар может возникнуть при быстром заполнении сброшенного контура с небольшим количеством воздуха в нем или при резком закрытии запорной арматуры во время циркуляции.
   Давление при гидроударе может достигать значений в 25 — 30 атмосфер. Именно на эти значения лучше ориентироваться при проектировании систем, подключенных к центральному отоплению.

Механизм возникновения гидроудара.

Капитан Очевидность подсказывает: если открывать и закрывать задвижки и вентиля медленно , позволяя уравняться давлениям, гидроудара не возникнет. Однако человеческий фактор — вещь сложная: среди обслуживающих ваш дом слесарей всегда может оказаться человек, считающий, что инструкции писаны не для него.

Автономное отопление

1. Нормальное давление в автономном контуре — 1,5 — 2,5 атмосферы;
2. При нагреве теплоносителя занимаемый им объем, а вслед за ним и давление увеличиваются. Эта проблема решается установкой в контур расширительного бака — мембранного в закрытой и открытого в атмосферной системе. Как правило, объем расширительного бака принимается примерно равным 10% от емкости контура;

Расширительный бак в автономной отопительной системе.

1. В системе с естественной циркуляцией перепад обеспечивается только разницей в плотности между горячим и холодным теплоносителем. Увеличить скорость циркуляции (и, соответственно, выровнять температуры радиаторов в начале и конце контура) поможет простая инструкция: увеличьте до 32 — 40 мм диаметр розлива (соединяющей батареи трубы). Тем самым вы уменьшите до минимум его гидравлическое сопротивление;

Принципиальная схема системы с естественной циркуляцией.

1. При минимальной вменяемости владельца гидроудары в автономном контуре с естественной циркуляцией невозможны. Исключить неконтролируемый рост давления при перегреве помогает установка в контур, помимо расширительного бачка, предохранительного клапана, срабатывающего на сброс при достижении 2,5 — 3 атмосфер.

Группа безопасности (предохранительный клапан, расширительный бак, автоматический воздухоотводчик и, иногда, манометр) часто монтируются производителями в корпус котла.

На фото — группа безопасности.

Материалы

1. То, какое давление выдерживает полипропиленовая труба, всегда указывается производителем в ее маркировке. Маркировка PN20 (типичная для труб без армирования) указывает на рабочее давление в 20 атмосфер, PN25 (норма для армированных фиброй и алюминием труб) — в 25 кгс/см2;

Разводка отопления в моем подвале. Использована полипропиленовая труба с армированием алюминием и рабочим давлением 25 атмосфер.

1. На то, на какое давление рассчитаны полипропиленовые трубы, оказывает влияние температура теплоносителя. Производители всегда указывают рабочее давление при температуре 20С. При нагреве до максимальных 90 — 95С максимум рабочего давления уменьшается до 7 — 9 атмосфер. Снижается и срок службы: уже при 80 градусах полипропилен прослужит не 50, а не более 25 лет;

В автономной системе типичны температуры 70-75/45-50 С.В таких условиях полипропиленовая труба служит неограниченно долго.

Даже на выходе из котла температура теплоносителя не превышает безопасных 75 градусов.

1. Все полипропиленовые фитинги лишены армирования и рассчитаны на рабочее давление в 25 атмосфер;
2. Какое давление выдерживает металлопластиковая труба (с оболочками из сшитого полиэтилена и алюминиевым сердечником)? Производители гарантируют 10 — 16 атмосфер. Разрушающее давление обычно не меньше 25. С практической стороны металлопластик можно ставить в системы ЦО только на подводках к радиаторам после отсекающих вентилей, позволяющих перекрыть воду при течах;

Я использовал металлопластик для подключения умывальника в подвале.

1. То, при каком давлении может работать полиэтиленовая труба, определяется отношением ее диаметра к толщине стенки (этот параметр называется SDR) и типом полиэтилена. Полиэтилен низкого давления ПЭ100 заметно прочнее полиэтилена высокого давления ПЭ32: так, при одинаковых диаметре и толщине стенок (SDR21) первая труба может работать при давлении в 8 кгс/см2, а вторая — лишь 2,5;

SDR — это отношение наружного диаметра к толщине стенки.

1. Чем ниже SDR, тем выше прочность на разрыв;
2. Существует обратная зависимость давления от диаметра трубы при неизменной толщине стенок. Чем больше диаметр, тем больше площадь ее внутренней поверхности, а раз так — тем больше усилие, с которым внутренняя среда давит на них. Соответственно, при неизменном рабочем давлении толщина стенки в зависимости от диаметра трубы уменьшается или увеличивается;
3. Наиболее надежный и простой в монтаже материал для систем ЦО — гофрированная нержавеющая труба. За счет гофрирования она гасит гидроудары и без разрушения переносит замерзание в ней воды. При заявленном рабочем давлении в 10 — 15 атмосфер разрушающее давление, по данным компании Lavita, равно 210 кгс/см2;

Гофрированная нержавейка — идеальный материал для систем центрального отопления.

1. Для стальных труб на сварных соединениях расчет прочности учитывает коэффициент прочности сварного шва. Он принимается равным 0,6 — 0,8. Если ВГП труба может без разрушения выдержать давление в 200 атмосфер, в проект для готового контура закладывается максимум в 120 — 160;
2. Все водогазопроводные трубы — электросварные. Соответственно, при разморозке и сопутствующем ей повышении давления они рвутся по продольному шву. После заваривания шва электродуговой сваркой прочность трубы почти не уменьшается;

На внутренней поверхности хорошо виден продольный сварной шов.

1. Системы ЦО стоит комплектовать стальными регистрами или биметаллическими радиаторами. Прочность любой системы равна прочности ее самого слабого звена: есть ли смысл использовать трубы, способные выдержать 150 атмосфер, если радиатор разрушится уже при 16-ти?
2. Чемпион по прочности среди биметаллических радиаторов — Рифар Монолит отечественного производства. Для него заявлено рабочее давление в 50 атмосфер и разрушающее в 100.

Радиатор Рифар Монолит.

Заключение

Надеюсь, что приведенные мной факты потешили любознательность уважаемого читателя. Как обычно, видео в этой статье предложит вашему вниманию дополнительную тематическую информацию. Жду ваших дополнений и комментариев. Успехов, камрады!

Источник