Zawory zwrotne w instalacjach

Do zilustrowania problemu właściwego, bądź błędnego zainstalowania zaworów zwrotnych w instalacjach, posłużyć może opis sytuacji, jaka miała miejsce w instalacji c.o. domu jednorodzinnego.

W budynku jednopiętrowym podpiwniczonym zamontowano wodne ogrzewanie grzejnikowe oraz instalację ciepłej wody użytkowej zasilaną z zasobnika pojemnościowego. Źródłem ciepła był kocioł gazowy z priorytetem przygotowania ciepłej wody.

Przeczytaj: Jak zapobiec przepływom zwrotnym >>

Po uruchomieniu instalacji okazało się, że przygotowanie c.w.u. przebiega prawidłowo, ale centralne ogrzewanie nie działa tak, jak powinno, i dostarcza ciepło tylko do grzejników zamontowanych na parterze.

Ze schematu instalacji (rys. 1) wynikało, że wszystko wykonane zostało zgodnie z zasadami i instalacja powinna działać prawidłowo. Dodatkowo przewody zostały odpowiednio zaizolowane i ciepło nie mogło się wytracać podczas transportu do grzejników. Oględziny potwierdziły, że priorytet c.w.u. działał i kocioł włączał się prawidłowo, gdy zasobnik ciepłej wody żądał ciepła.

Po osiągnięciu zadanej temperatury w zasobniku wyłączała się pompa P_cw, a uruchamiała pompa P_co. Jednak po krótkiej chwili kocioł wyłączał się, zanim ciepło dotarło do grzejników usytuowanych na piętrze, mimo że pompy były zasilane prawidłowo z układu sterującego pracą kotła.

Interesują Cię wymagania jakości powietrza na 2021? Pobierz bezpłatny e- book »

Po dokładnej analizie instalacji okazało się, że przyczyna jest banalna – instalator nie zamontował przewidzianego w schemacie zaworu zwrotnego ZZ2. W czasie ładowania zasobnika ciepłej wody brak tego zaworu umożliwiał dostarczenie gorącej wody przez rurociąg powrotny do grzejników na parterze, gdyż opór przepływu do nich był bliski oporowi instalacji zasilającej zasobnik c.w.u.

Pompa P_co po rozpoczęciu pracy przetłaczała gorącą wodę z przewodu powrotnego c.o. do kotła, który mierzył temperaturę i interpretował ją jako za gorącą dla obiegu c.o., przez co się wyłączał. Zamontowanie zaworu zwrotnego ZZ2 w miejscu przewidzianym w projekcie przywróciło prawidłową pracę instalacji.

Mówiąc „zawór zwrotny”, najczęściej na myśli mamy klasyczny zawór grzybkowy, w którym unoszący się grzybek umożliwia przepływ tylko w jedną stronę. Może to być też zawór zwrotny klapkowy, gdzie elementem ruchomym jest klapka opadająca na gniazdo zaworu, gdy ciśnienie pod nią jest mniejsze niż nad nią.

Jak można przeczytać na stronie www.saga.info.pl: "Ze względu na sposób zamknięcia, zawory zwrotne podzielić możemy na zawory grzybkowe, kulowe, płytkowe i membranowe. Wyróżniamy zawory z obciążeniem (gdzie zawór zamyka sprężyna lub grawitacja) lub bez obciążenia (zamykane przepływem i różnicą ciśnień)".

Produkowane są też zawory o specjalnym działaniu, np. zwrotne różnicowe [3] nazywane także „zapobiegającymi grawitacyjnej cyrkulacji zwrotnej” (rys. 2) [2].

Montaż zaworu zwrotnego

Zawory różnicowe stosuje się przy kotłach na paliwo stałe z obiegiem wody wymuszonym przez pompę – zapobiega on przegrzaniu kotła (rys. 3). Gdy pompa obiegowa pracuje normalnie, zawór zwrotny różnicowy pozostaje zamknięty.

W przypadku awarii pompy lub zaniku napięcia zawór otwiera się pod wpływem ciśnienia wody, a strumień wody omija pompę. Dzięki temu zachowany jest przepływ (grawitacyjny) i nie dochodzi do przegrzania kotła.

Zawór montowany jest na zasilaniu lub powrocie wody grzewczej, na obejściu pompy. Na powrocie instaluje się go tylko wtedy, gdy pompa obiegowa została tak zamontowana (rys. 4). Niektóre zawory można montować zarówno w pozycji pionowej, jak i poziomej.

Zawory zwrotne różnicowe montuje się zaraz za pompą obiegową w otwartych instalacjach c.o. lub w instalacjach solarnych (rys. 5). W obu przypadkach gdyby instalacji nie wyposażono w zawór zwrotny, zatrzymanie się pompy obiegowej groziłoby wsteczną cyrkulacją.

Zawory zwrotne w instalacjach mają zapobiec niewłaściwym przepływom, np. krótkiemu spięciu pomiędzy zasilaniem i powrotem w przyłączu do sieci cieplnej.

Przy ich doborze w praktyce najważniejszym czynnikiem jest średnica rurociągu, na którym zawór zostanie zamontowany – nie analizuje się szczegółowo, czy jego wielkość jest prawidłowa i nie sprawdza, czy dobrany zawór zwrotny otworzy się pod wpływem ciśnienia strumienia cieczy lub powietrza. Powoduje to nieprawidłowe przepływy albo powstawanie hałasów (stuki lub szum przepływu wody).

Budowa zaworu zwrotnego

Jak wspomniano, zawory zwrotne bardzo różnią się konstrukcją – wyróżnić można grzybkowe, kulowe, klapowe, samoczynne czy sprężynowe. Nawet w materiałach producentów rzadko znaleźć można charakterystykę zaworów zwrotnych, a jest to bardzo istotna informacja. Przewymiarowany zawór może nie zapewnić prawidłowego przepływu, gdyż zbyt mała prędkość przepływającego medium nie zamknie go.

Rys. 6 obrazuje reakcję sprężynowego zaworu zwrotnego na zmianę strumienia i ciśnienia. Otwarcie lub zamknięcie zaworu zależy od różnicy ciśnień za i przed zaworem. Powstająca siła zamyka lub otwiera zawór, pokonując opór grzybka (klapki), jest to tzw. ciśnienie otwarcia.

Zależy ono od trzech parametrów: naprężenia sprężyny, ciężaru elementu zamykającego oraz wielkości zaworu i miejsca jego zabudowy w instalacji.

Projektując instalację z zaworami zwrotnymi, warto się zastanowić, czy miejsce, w którym zawór zostanie zamontowany, jest prawidłowe, i czy wielkość zaworu (jego charakterystyka) jest odpowiednia do ciśnienia i strumienia, który ma być blokowany lub przepuszczany.

Nawet bardzo prosty w działaniu zawór zwrotny sprężynowy wymaga odpowiedniego doboru. Zawór nie zapewni stabilnego przepływu przy zmianie przepływu od 0 do 100%.

Podobnie jak w zaworach regulacyjnych – zawór zwrotny o danej średnicy ma określony zakres działania. Jeśli będziemy o tym pamiętać, unikniemy niepotrzebnych hałasów w instalacji i zapewnimy jej prawidłową pracę.

Przeczytaj także: Zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym w budynkach wielorodzinnych >>

Literatura

1. Hobbensiefken M., Die Strömung im Griff, „IKZ-Haustechnik“ No. 8/2008.2.

2. www.gestra.de.3.

3. www.buderus.pl.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!