Valvola di sicurezza nell'impianto di riscaldamento: tipi, funzione, schemi e installazione

A causa di un uso improprio, sbalzi di temperatura e picchi di pressione, possono verificarsi malfunzionamenti nei sistemi di riscaldamento autonomi. Le conseguenze negative in tali situazioni sono critiche: dalla rottura di singoli componenti alla distruzione di edifici e una seria minaccia per la vita.

Una valvola di sicurezza nell'impianto di riscaldamento aiuta a eliminare i rischi pericolosi. Cos'è e qual è il suo principio di funzionamento? Risponderemo a queste domande nel nostro articolo. Analizzeremo anche le varietà di tali valvole e indicheremo le principali differenze tra di esse, esamineremo le regole di installazione nell'impianto di riscaldamento e forniremo raccomandazioni per la scelta e la regolazione della valvola di sicurezza.

A cosa serve una valvola di sicurezza?

Gli impianti di riscaldamento vengono riempiti con acqua a una temperatura di circa 15 gradi. Circolando in un circuito chiuso, il fluido termovettore si riscalda, aumentando notevolmente di volume. In questo momento, la pressione esercitata sulla superficie interna dei tubi e degli apparecchi installati nell'impianto aumenta notevolmente.

Il superamento del limite consentito, nella maggior parte dei casi oltre 3,5 bar, comporta:

• perdite nei punti di giunzione delle parti della tubazione;
• danni o rotture di elementi di collegamento e tubi realizzati in polimeri;
• esplosione del serbatoio della caldaia;
• cortocircuito delle apparecchiature elettriche nella centrale termica.

Il rischio più elevato di situazioni di emergenza è tipico delle caldaie a combustibile solido, in cui è difficile regolare la potenza termica.

La prestazione delle apparecchiature elettriche e a gas viene rapidamente regolata dai valori iniziali a quelli massimi e viceversa. Spesso è presente un'automazione di sicurezza che disattiva gli elementi di lavoro in caso di aumenti eccessivi di temperatura.

L'intensità della combustione di legna, carbone e altri tipi di combustibile in una caldaia a combustibile solido viene regolata mediante l'apertura/chiusura dello sportello. In questo caso, la potenza termica non cambia immediatamente, ma gradualmente. A causa dell'inerzia del generatore di calore, il liquido termovettore può surriscaldarsi notevolmente.

Insieme al manometro che misura la pressione e allo sfiato che rimuove l'aria dal sistema, la valvola di sicurezza viene spesso inclusa nel gruppo di sicurezza.

Quando la legna nella camera si è ben riscaldata, portando l'acqua nella rete alle temperature necessarie, l'accesso all'aria viene bloccato e la fiamma attiva inizia a spegnersi.

Tuttavia, allo stato incandescente, il focolare continua a rilasciare il calore accumulato. Raggiungendo i 90-95 gradi, il fluido termovettore bolle e innesca un'intensa e inevitabile vaporizzazione. Di conseguenza, si provoca un improvviso aumento di pressione.

È proprio in queste circostanze che entra in funzione la valvola di sicurezza. Quando viene raggiunto il parametro limite di pressione, apre l'otturatore, liberando il percorso per il vapore formato. Dopo la stabilizzazione dei valori, la valvola si chiude automaticamente e torna in modalità di riposo.

Il suo montaggio è obbligatorio non solo per le caldaie a combustibile solido, ma anche per quelle a vapore e per i forni dotati di circuito idrico. Molte modifiche delle apparecchiature di riscaldamento sono dotate di questo dispositivo già in fase di produzione. Spesso questa valvola è uno degli elementi del gruppo di sicurezza. Di solito il dispositivo viene inserito direttamente nello scambiatore di calore o installato nella tubazione vicino alla caldaia.

Varietà di dispositivi e principio di funzionamento

La struttura della valvola di scarico comprende due componenti obbligatori: un elemento di chiusura, costituito da sede e otturatore, e un regolatore della forza di azione. Esistono diversi tipi di apparecchiature, ognuna con le proprie caratteristiche. Vengono classificate in base a determinati criteri.

Classificazione #1 — per meccanismo di pressione

Negli impianti di riscaldamento di case private, appartamenti e installazioni industriali di piccola potenza, si preferisce il tipo a molla.

L'elemento di lavoro principale del dispositivo è una molla. Essa sostiene una membrana che blocca la sede. Sull'asta collegata alla maniglia è posizionata una rondella, contro la quale preme la parte superiore della molla. La posizione della rondella e l'effetto di pressione sulla membrana sono regolati dalla maniglia.

Il dispositivo si distingue per la struttura semplice e affidabile, le dimensioni compatte, la possibilità di combinazione con altri elementi del blocco di sicurezza e il prezzo accessibile. La forza di compressione del meccanismo a molla dipende dal parametro di pressione al quale si attiva la valvola. Il campo di regolazione è influenzato dall'elasticità della molla stessa.

Il principio di funzionamento dei dispositivi di sicurezza a molla è il seguente:

• sull'otturatore del dispositivo agisce il flusso d'acqua;
• il movimento del fluido termovettore è limitato dalla forza della molla;
• la pressione critica supera la forza di compressione, sollevando l'asta dell'otturatore verso l'alto;
• il liquido viene inviato al raccordo di uscita;
• il volume interno d'acqua si stabilizza;
• La molla chiude l'otturatore, riportandolo nella posizione iniziale.

Il corpo del dispositivo a molla è realizzato in ottone di alta qualità e ad alta resistenza utilizzando tecniche e metodologie di stampaggio a caldo. Per la produzione della molla viene utilizzato l'acciaio. La membrana, le guarnizioni e l'impugnatura sono realizzate in polimeri.

Alcuni marchi producono apparecchiature con impostazioni predefinite di fabbrica. Sono inoltre disponibili modelli che possono essere regolati in loco durante la fase di messa in servizio.

Le valvole possono essere aperte o chiuse. Nella prima configurazione, il fluido termovettore viene rilasciato nell'atmosfera; nella seconda, viene scaricato nella tubazione di ritorno.

I dispositivi di sicurezza a leva e contrappeso non sono così diffusi. Vengono installati raramente negli impianti autonomi privati con caldaia. Il loro utilizzo è concentrato nel settore industriale, in grandi impianti dove il diametro delle tubazioni è di almeno 200 mm.

In questi meccanismi, la forza sullo stelo non è data da una molla, ma da un contrappeso appeso al braccio. Questo si muove lungo la lunghezza del braccio, regolando la forza con cui lo stelo viene premuto contro la sede.

La valvola a leva e contrappeso si apre quando la pressione del fluido nella parte inferiore dell'otturatore supera i valori esercitati dal braccio. Successivamente, l'acqua viene scaricata attraverso un apposito foro di scarico.

La regolazione dei dispositivi di sicurezza a leva e contrappeso viene effettuata spostando l'asta lungo il braccio. Per evitare modifiche non autorizzate o accidentali, il contrappeso viene fissato con bulloni, coperto con un apposito involucro e bloccato con un lucchetto.

La pressione di intervento, così come il campo di regolazione, è determinata dalla lunghezza del braccio e dalla massa del contrappeso. I dispositivi di sicurezza a leva non sono inferiori a quelli a molla in termini di affidabilità, ma sono più costosi. I dispositivi vengono installati su raccordi flangiati delle tubazioni con diametro nominale da 50 mm in su.

Classificazione #2 — per altezza di sollevamento dell'otturatore

Nelle valvole di sicurezza a basso sollevamento, l'otturatore non si solleva oltre lo 0,05 del diametro della sede. Il meccanismo di apertura in tali apparecchiature è proporzionale.

È caratterizzato da una bassa portata e dalla costruzione più semplice. Le apparecchiature a basso sollevamento vengono utilizzate su recipienti con mezzo liquido.

I dispositivi a sollevamento totale sono dotati di un meccanismo di apertura a due posizioni. Vengono utilizzati non solo su recipienti con liquidi, ma anche su sistemi in cui circolano mezzi comprimibili (aria compressa, vapore, gas).

Nei dispositivi a sollevamento totale, l'alzata dell'otturatore è maggiore. Ciò significa che la loro capacità di scarico è molto migliore rispetto alla versione precedente, pertanto sono in grado di scaricare maggiori volumi di liquido termovettore in eccesso.

Classificazione #3 — per velocità di attivazione

L'otturatore delle valvole di sicurezza proporzionali si apre gradualmente. Di norma, l'apertura è proporzionale all'aumento della pressione esercitata sulla superficie interna. Contemporaneamente al sollevamento del meccanismo, i volumi di liquido termovettore scaricato aumentano gradualmente.

La struttura dei dispositivi non limita la possibilità del loro utilizzo in un fluido comprimibile, ma tuttavia essi predominano nei sistemi con acqua e altri liquidi.

Tra i vantaggi delle valvole di sicurezza a velocità di intervento proporzionale: prezzo contenuto, semplicità costruttiva, assenza di auto-oscillazioni, apertura proporzionale al livello necessario per mantenere specifici parametri operativi.

La peculiarità delle valvole a due posizioni è l'intervento istantaneo con apertura completa dopo aver raggiunto i valori di pressione limite nel sistema ai quali si apre l'otturatore del dispositivo di sicurezza.

Gli specialisti raccomandano di utilizzare questi dispositivi in fluidi comprimibili. Tra i loro principali difetti si annovera la presenza di caratteristiche auto-oscillazioni dell'otturatore.

Nell'installare una valvola a due posizioni in un impianto di riscaldamento con liquido termovettore, occorre tenere presente che durante l'apertura improvvisa dell'otturatore si verificherà lo scarico di una grande quantità d'acqua.

A causa di ciò, la pressione calerà troppo rapidamente. La valvola si chiuderà istantaneamente, provocando un colpo d'ariete. I dispositivi proporzionali non comportano tali rischi.

Caratteristiche delle valvole di sicurezza a tre vie

Separatamente, vale la pena di parlare di un dispositivo meno noto ai consumatori: la valvola a tre vie con commutatore manuale o elettrico. Viene utilizzata negli impianti di riscaldamento con circuiti a bassa temperatura.

La struttura dei dispositivi di sicurezza è dotata di tre aperture, una di ingresso e due di uscita. I flussi del fluido sono controllati da un'otturatore realizzato a forma di sfera o di asta. Il fluido in movimento viene ridistribuito tramite rotazioni.

I dispositivi di sicurezza a tre vie sono adatti per caldaie a condensazione e nei casi in cui da un unico apparecchio di riscaldamento funzionano più sistemi diversi.

Immaginiamo una situazione: in casa è realizzato uno schema di riscaldamento con un sistema di radiatori tradizionali e pavimento riscaldato. I requisiti tecnici per il funzionamento della seconda opzione prevedono temperature del liquido termovettore non troppo elevate.

La caldaia riscalda l'acqua alla stessa temperatura per tutti gli impianti. In tali condizioni, sorge la necessità di un dispositivo di ridistribuzione, di cui la valvola a tre vie svolge egregiamente i compiti.

Svolge le seguenti funzioni:

• delimitazione delle aree;
• distribuzione della densità di flusso per zone;
• facilita la miscelazione del fluido termovettore dai rami principali di mandata/ritorno per inviare al tubo del pavimento radiante acqua più fredda rispetto ai termosifoni.

Per non dover controllare costantemente la temperatura dell'ambiente da soli, è necessario considerare i modelli di valvola dotati di servomotore.

Questo dispositivo funziona grazie a un sensore installato nel circuito a bassa temperatura. Quando le temperature cambiano, si attiva il meccanismo di chiusura che apre o chiude il flusso del liquido dal ritorno.

Abbiamo parlato più dettagliatamente delle varietà di valvole a tre vie per riscaldamento e dei criteri di scelta nel prossimo articolo.

Consigli per la scelta del modello ottimale

Prima di decidere un dispositivo di sicurezza specifico, è necessario conoscere a fondo le caratteristiche tecniche dell'impianto caldaia.

Le temperature sotto zero hanno un effetto negativo sul funzionamento della valvola di sicurezza. Pertanto, una caratteristica molto importante per il dispositivo è la presenza di protezione antigelo.

Non trascurare lo studio delle istruzioni del produttore, in cui sono indicati tutti i valori limite.

Diversi criteri svolgono un ruolo decisivo nella scelta del dispositivo per il riscaldamento:

1. Potenza della caldaia.
2. Pressione massima consentita del fluido per la potenza termica dell'apparecchiatura di riscaldamento.
3. Diametro della valvola di sicurezza.

È necessario verificare che il regolatore di pressione del dispositivo abbia un intervallo che includa i parametri della caldaia in questione. La pressione di intervento deve essere del 25-30% superiore al valore di funzionamento richiesto per un funzionamento stabile dell'impianto.

Più alti sono i valori di pressione di esercizio, minore deve essere il tempo di intervento del dispositivo. Il divario tra la pressione all'inizio del movimento e quella al completo apertura dell'otturatore deve essere del 15% per un valore nominale inferiore a 2,5 atm, del 10% – per parametri più elevati.

Il diametro della valvola di sicurezza non può essere inferiore al diametro del raccordo del tubo di alimentazione. Altrimenti, la costante resistenza idraulica non consentirà al dispositivo di sicurezza di svolgere pienamente i suoi compiti.

Il materiale ottimale per la fabbricazione dell'apparecchiatura è l'ottone. Ha un basso coefficiente di dilatazione termica, che impedisce la rottura del corpo a causa delle forti pressioni.

Il blocco di regolazione è realizzato in materiali plastici termoresistenti, che mantengono la rigidità necessaria anche a contatto con liquidi bollenti.

Regole di installazione e regolazione

Se si pianifica l'installazione autonoma della valvola di sicurezza per riscaldamento, è necessario preparare in anticipo un set di attrezzi. Non si può fare a meno di chiavi inglesi e chiavi fisse, cacciavite a croce, pinze, metro a nastro, sigillante siliconico.

Prima di iniziare il lavoro, è necessario determinare il luogo adatto per il montaggio. Si consiglia di fissare la valvola di sicurezza sulla tubazione di mandata, vicino al raccordo di uscita della caldaia. La distanza ottimale tra gli elementi è di 200-300 mm.

Tutti i dispositivi di sicurezza compatti per uso domestico sono dotati di filettatura. Per ottenere una tenuta perfetta durante l'avvitamento, è necessario sigillare il tubo con stoppa o silicone. L'uso del nastro FUM non è consigliabile, poiché non sempre resiste a temperature criticamente elevate.

Nella documentazione normativa fornita con ogni dispositivo, il processo di installazione è solitamente descritto passo dopo passo.

Alcune regole chiave di installazione sono valide per tutti i tipi di valvole:

• se la valvola di sicurezza non viene montata come parte del gruppo di sicurezza, accanto ad essa va installato un manometro;
• nelle valvole a molla, l'asse della molla deve essere rigorosamente verticale e posizionato sotto il corpo del dispositivo;
• nelle apparecchiature a leva con contrappeso, la leva è posizionata orizzontalmente;
• Sul tratto di tubazione tra l'apparecchiatura di riscaldamento e il dispositivo di sicurezza non è consentito installare valvole di non ritorno, rubinetti, saracinesche o pompe di circolazione;
• per evitare danni al corpo durante la rotazione della valvola, è necessario avvicinarsi con la chiave dal lato in cui si avvita;
• il tubo di scarico che convoglia il termovettore nella rete fognaria o in un tubo di ritorno, viene collegato al raccordo di uscita della valvola;
• il raccordo di uscita è collegato alla fognatura non direttamente, ma con l'inclusione di un imbuto o di un pozzetto;
• Nei sistemi in cui la circolazione del fluido avviene secondo uno schema naturale, la valvola di sicurezza viene posizionata nel punto più alto.

Il diametro nominale del dispositivo viene selezionato in base alle metodiche sviluppate e approvate da Gostechnadzor. Per risolvere questa questione, è più ragionevole chiedere aiuto a professionisti.

Se non è possibile, si può provare a utilizzare programmi online specializzati per il calcolo.

Per ridurre le perdite idrauliche durante la pressione del fluido sul piatello della valvola, il montaggio dell'apparecchiatura di emergenza viene eseguito con un'inclinazione verso l'installazione della caldaia.

Il tipo di struttura di serraggio influisce sulla regolazione della valvola. Nei dispositivi a molla è presente un cappuccio. La compressione preliminare della molla viene regolata ruotandolo. La precisione di regolazione di questi prodotti è elevata: +/- 0,2 atm.

Nei dispositivi a leva, le regolazioni vengono effettuate aumentando la massa o spostando il carico.

Dopo 7-8 attivazioni, nel dispositivo di sicurezza installato la molla e il piatto si usurano, il che può compromettere la tenuta. In tal caso, è consigliabile sostituire la valvola con una nuova.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Come è costituita e da cosa è composta la valvola di sicurezza:

La valvola di emergenza nel gruppo di sicurezza:

Maggiori dettagli sulla scelta e l'installazione della valvola di sicurezza ottimale:

La valvola di sicurezza è un dispositivo semplice e affidabile che consente di proteggere l'abitazione da situazioni di emergenza impreviste che si verificano negli impianti di riscaldamento. A tale scopo, è sufficiente scegliere un apparecchio di qualità con parametri adeguati, quindi effettuarne una corretta regolazione e installazione.

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