Балансировочные клапаны — защита ГВС от размножения легионелл

С. Дейнеко

Для систем централизованного горячего водоснабжения во всем мире актуальным является вопрос защиты от легионелл. В особенности это касается разветвленных систем ГВС многоквартирных домов. Использование же специальных балансировочных клапанов помогает не только снизить риск размножения бактерий, но и в значительной степени экономить воду

При образовании застойных зон в системах ГВС, при определенной температуре, в них активно размножаются опасные для человеческого организма бактерии – легионеллы (Legionella pneumophila). Они являются возбудителями легионеллеза – болезни схожей по симптомам с пневмонией, что затрудняет постановку точного диагноза.

Впервые болезнь была диагностирована в США после инцидента, случившегося в 1976 г. во время съезда участников Американского легиона – организации, объединяющей ветеранов различных военных конфликтов (отсюда и название болезни – «легионеллез»). Среди делегатов, проживавших в одном из отелей Филадельфии, произошла вспышка ранее неизвестной болезни, которая в течение месяца унесла жизни 34 из 220 занемогших.

С тех пор во многих цивилизованных странах мира ежегодно регистрируются сотни случаев заболевания, в том числе и со смертельным исходом. Источники размножения бактерий обусловлены оптимальной для их жизнедеятельности температурой – 20–50 °С (рис. 1). Это системы кондиционирования и вентиляции, ГВС, низкотемпературного отопления.

Рис. 1. Влияние температурного режима на жизнедеятельность легионелл

Попадает легионелла во внутренние инженерные сети из природных источников – пресных водоемов и почвы. Наиболее подходящая среда для размножения болезнетворных бактерий – биоколонии, формирующиеся на стенках трубопроводов (поэтому менее предрасположены к этому пластиковые трубы с гладкой внутренней поверхностью) и других элементов систем. Риск образования таких субстанций особенно велик в водопроводных сетях с длинными и разветвленными трубопроводами, где из-за разбалансирования во время отсутствия разбора воды наблюдается её застой.

Для борьбы с легионеллой применяются такие способы, как обеззараживание воды хлором или озоном. Однако в случае с ГВС наиболее приемлемым и эффективным является термическое воздействие. Оно заключается в поддержании высокой температуры воды в трубопроводах системы с предотвращением застойных явлений, а также кратковременном нагреве воды до критических для выживания бактерий значений.

Балансировка

Для систем ГВС многоквартирных домов характерна следующая ситуация – при разборе воды горячая вода идет через ближайший от источника тепла водоразборный узел. В то же время к точкам подключения, расположенным этажами выше, поступает менее нагретая вода, остывшая за период отсутствия разбора воды (например, в ночное время). Таким образом, потребитель вынужден сливать эту воду до тех пор, пока не дождется потока с необходимой ему температурой. И чем протяженнее трубопроводы, тем больше воды сливается в канализацию. Как следствие – большие потери в системе водоснабжения. Кроме того, последний потребитель на линии может и не дождаться горячей воды с нормативными параметрами.

Особенно это актуально для зданий, введенных в эксплуатацию в 70–80-х годах прошлого столетия, в системах ГВС которых отсутствует циркуляционная линия или система циркуляции не функционирует в силу физического износа.

Однако и в домах с действующей циркуляционной линией требуемая температура воды не всегда достигается сразу после открытия водоразборного узла. Ведь до последнего времени циркуляционные линии (Т4 на рис. 2) обустраивались только по принципу изменения гидравлического сопротивления разных диаметров трубопроводов, то есть диаметр циркуляционной трубы изменялся, в зависимости от удаленности от источника нагрева воды и был меньше диаметра подающего трубопровода системы ГВС (Т3). При этом температура в циркуляционной линии не контролировалась и не учитывалась, что также приводило к перерасходам электроэнергии на работу циркуляционных насосов.

Во избежание подобных ситуаций в новостройках уже несколько лет на циркуляционные линии устанавливают специальные балансировочные клапаны. Также их можно использовать и при реконструкции существующих систем ГВС.

Эти клапаны отличаются тем, что кроме заданного расхода через циркуляционную линию, используя так называемый термальный привод, можно выставлять необходимую температуру воды в циркуляционной линии, например, в диапазоне от 40 до 65 °С. Если температура падает, клапан открывается и пропускает воду для подогрева. При этом постоянной потребности в циркуляции горячей воды нет. Она появляется лишь тогда, когда в системе отсутствует разбор воды. Расчетное значение температуры воды в циркуляционной линии составляет, как правило, не более 5–10 °С от температуры воды в системе ГВС. Влияние на данный показатель имеют:

• диаметры и протяженность трубопроводов;
• температура воздуха в местах, в которых расположены трубопроводы;
• эффективность и состояние теплоизоляции.

Балансировочный клапан позволяет отрегулировать расход воды через циркуляционную линию. Использование вместе с ним термального привода дает возможность регулирования температуры воды: при её снижении в циркуляционной линии, клапан будет открыт до тех пор, пока температура не достигнет заданного значения. После этого термальный привод перекрывает проток и отключается циркуляционный насос.

Таким образом, за счет применения балансировочных клапанов с термальными приводами поддерживается постоянная температура в системе ГВС. Это уменьшает нерациональные затраты воды, а также снижает риск развития бактерий.

На рис. 2 показаны места для достижения наибольшей эффективности работы балансировочных клапанов в системе ГВС, т.е. они должны располагаться после последней водоразборной точки. Существуют модификации балансировочных клапанов с термальными приводами для систем, в которых предусмотрена термическая дезинфекция воды.

Рис. 2. Схема циркуляционной системы ГВС с балансировочными клапанами

Термическая дезинфекция

Для полного уничтожения легионелл в системах ГВС используется кратковременное нагревание котлом воды в системе до критических для жизнедеятельности бактерий температур – например, выше 60 °С в течение получаса. Как правило, это производится в ночное время в отсутствие разбора воды.

Термальный привод (рис. 3) балансировочных клапанов, предназначенных для систем с термической дезинфекцией, при этом действует по следующему принципу. При увеличении температуры выше 62 °С привод не закрывается, а, достигнув предела, наоборот открывается.

Рис. 3. Термальный привод

Конструктивно и технически это действует довольно оригинально. Вставка из штока с определенным набором шайб при большом повышении температуры проваливается дальше предела перекрытия потока. Процесс происходит за счет механического расширения. Но если температура поднимется выше 72 °С, то клапан снова закроется (рис. 4) во избежание термических ожогов потребителей.

Рис. 4. Регулировочные характеристики балансировочного клапана с функцией термической дезинфекции

Функция термической дезинфекции поддерживается многими современными контроллерами, например, типа Smile (Honeywell). При осуществлении этого процесса важно, чтобы требуемая высокая температура была достигнута во всех точках системы. Поэтому насос должен включаться в режим повышенной циркуляции, а автоматические балансировочные клапаны обеспечивать нужный гидравлический баланс.

В частном строительстве и в квартирах с электрическим бойлером можно проводить дезинфекцию вручную. Периодически (раз в месяц) до предела разогревать бойлер и прогонять воду через систему. Это особенно рекомендуется осуществлять перед сезонным пользованием бойлером (при летних отключениях централизованного горячего водоснабжения).

Примеры устройств

Установка балансировочных клапанов на линиях рециркуляции систем ГВС практикуется в Украине сравнительно недавно – порядка 3–4 лет. Сейчас в новых зданиях с разветвленной системой ГВС обязательно предусматривается их установка. Ведь без гидравлической балансировки, например, для многоэтажного дома с 6–10 подъездами и с несколькими стояками в каждом, практически невозможно гидравлически «увязать» циркуляционные линии первых и последних подъездов.

Важно знать, что в системах ГВС недопустимо использование балансировочных клапанов, предназначенных только для систем отопления. Ведь, не смотря на схожесть решаемых задач, есть ряд особенностей. Например, клапаны для циркуляционных систем ГВС выполняются из материалов, устойчивых к коррозии и удовлетворяющих соответствующим гигиеническим требованиям.

На украинском рынке представлены балансировочные клапаны для систем ГВС производства компаний Danfoss (Дания), Honeywell (Германия), Oventrop (Германия) и других.

Например, балансировочные клапаны для ГВС Alwa-Kombi-4 (Honeywell) (рис. 5) выполнены из стойкой к коррозии красной бронзы марки Rg5. Гидравлическая балансировка проводится путем ручной установки расхода воды через клапан, согласно расчетам по необходимому перепаду давления для каждого контура. Для автоматического регулирования температуры воды клапан оснащают термальным приводом. В обычном исполнении с его помощью поддерживается необходимая температура воды в диапазоне 40–65 °С (вставка с колпачком черного цвета), в специальном исполнении предусмотрен термальный привод с функцией поддержки термической дезинфекции (поставляется с оранжевым колпачком). Дооснащение Alwa-Kombi-4 термальным приводом может производиться в любое время, в том числе, после установки на системе. Клапаны устойчивы к высоким температурам (до 130 °С) и давлению (до 16 бар). Диаметры – от 15 до 40 мм.

Рис. 5. Балансировочный клапан для системы ГВС (Alwa-Kombi-4)

Существуют также автоматические смесительные клапаны, которые обеспечивают постоянную температуру воды после смешения. Их устанавливают как на отдельные точки водоразбора (умывальник, душ и др.), так и на их небольшие группы, например, в детских дошкольных учреждениях или школах.

Защита от противотока

Для защиты систем водоснабжения от попадания загрязнений и патогенных бактерий при порывах или проникновения путем противотока в странах ЕС применяют специальные отсекающие устройства (Backflow Preventer, англ. – «устройство предотвращения противотока»).

По европейским нормам EN 1717 они должны монтироваться на каждой установке водоснабжения – на вводе в здания, а также на распределительных линиях – вплоть до квартиры. Цель их применения – предотвращение попадания загрязненных вод в систему централизованного водоснабжения.

Устройства имеют три камеры (рис. 6), которые перекрываются в случае резкого снижения входного давления или повышения обратного напора воды от потребителя. При этом загрязненная вода отсекается и дренируется в канализацию. Таким образом, нежелательные примеси не попадают во внутренние и внешние сети системы водоснабжения.

Рис. 6. Устройство предотвращения противотока (BA-295, Honeywell)

Существуют различные модификации отсекающих клапанов, в зависимости от категории зданий. Однако в Украине массового распространения они пока не получили по причине отсутствия отечественных нормативов по их обязательному применению.

Читайте статьи и новости в Telegram-канале AW-Therm. Подписывайтесь на YouTube-канал.

Что делает балансировочный клапан?

При проектировании систем отопления важно учитывать массу особенностей. Необходимо не только подобрать подходящие трубы, но и обслуживающее оборудование, способное защитить систему от перегрузов и стабилизировать ее функционирование в самых разнообразных условиях.

Ручной балансировочный клапан

Балансировочный клапан – изделие, занимающееся как раз такими задачами. Балансировочный клапан нужен при организации трубопроводов отопления и реже, горячего водоснабжения. О нем сейчас и пойдет речь.

Назначение и функции

Многих людей напрямую интересует, для чего собственно нужен этот кран или клапан. Какие функции он выполняет?

Ответить на этот вопрос можно, только предварительно рассмотрев условия в системах отопления.

Стандартная система отопления постоянно гоняет по своим трубам носитель от одного узла к другому. Основной обогрев осуществляется за счет подачи носителя в радиаторы или другие подобные системы. Радиатор, при наличии достаточного количества жидкости внутри и нормальной температуры, отдает тепло в помещение с большой эффективностью.

Однако так действует система трубопроводов в условиях приближенных к идеальным. К сожалению, идеальные условия часто бывает недостижимыми или частично достижимыми.

В трубопроводе с постоянно прогреваемой водой может измениться уровень давления, температура носителя. Это приводит к неравномерному распределению потока по трубам. Чего, конечно же, хотелось бы избежать.

Одни трубы в итоге получают больше тепла, другие – меньше. Для системы отопления такой вариант развития событий – наихудший. Вот для чего используется балансировочный клапан или кран.

Балансировочный клапан для системы отопления

Его задача – автоматический контроль уровня давления и прогрева носителя, а также регулировка его подачи в случае изменения вышеописанных параметров.

Кран легко настраивать, он работает за счет простой пружины и нескольких дополнительных элементов. При этом балансировочный вентиль выполняет поистине титаническую работу, отсекая на логические части отдельные ветки системы и контролируя состояние в них.

На крупных трубопроводах один кран не решит проблему, придется ставить их в большем количестве. Но поверьте – оно того стоит.

На рынке представлено масса такой продукции от разных производителей. Самые популярные марки – Штремакс, Cimberio, Stad и другие. Именно они надежно удерживают свои позиции на рынке уже многие годы.

Общий принцип действия и конструкция

Стандартный балансировочный клапан сильно похож на трубопроводный кран, только в нем есть несколько отличий.

Это тоже фитинг, но фитинг предназначенный не для полного перекрытия системы (хотя некоторые модели Штремакс, Cimberio, Stad могут заниматься и такими вещами в нагрузку к стандартной балансировке) а для ее регуляции.

Конструкция клапана

Основа балансировочных вентилей – специальная пружина, которая настраивается за счет вращения двух ручек. Ручки влияют на ее жесткость. Чем жестче пружина, тем больше давления она может выдержать.

Взаимодействие пружины с уровнем номинального давления позволяет без особого труда контролировать силу потока в трубе, учитывая при этом дополнительные его характеристики.

Все механизмы уплотнены резиновыми прокладками. Возле пружины оборудован картридж упрощающий работу клапана. Закрытие потока осуществляется за счет движения золотника к седелкам фитинга. Золотник, чаще всего, тоже контролируется за счет действия пружины.

В продвинутых моделях типа Штремакс, Cimberio и Stad можно задать граничные условия для клапана, при которых он полностью закроет или откроет подачу.

Конструкция одной из моделей балансировочного клапана (видео)

Использование расходометров

Иногда клапана оборудуют расходометром. Пользование расходометром дает нам несколько преимуществ, в том числе возможность:

• следить за потоком;
• тонкой настройки;
• автоматизации процесса регуляции.

В то же время клапана с расходометром стоят довольно дорого, и могут обойтись вам, по меньшей мере в несколько раз дороже обычных.

Как правило, если устройство оборудовано расходометром, то оно относится к высшему классу фитингов, следовательно, на него также будут ставить автоматику.

Существуют и продвинутые клапана, работающие полностью за счет электронных деталей, способные к самостоятельному оцениванию ситуации, оборудованные датчиками и управляемые с единого центра. В гражданском строительстве такие решения почти не используются в силу дороговизны.

Виды и отличия

Балансировочные вентили Ballorex и краны можно считать довольно стабильными, с точки зрения наличия множества разновидностей, оборудованием.

В большей мере они повторяют конструкцию друг друга. Основное деление происходит за счет нескольких деталей.

В первую очередь их делят по типу привода или управления на:

Первые нуждаются в ручной настройке и контроле, вторые являются законченными автоматами, преимущественно способными к организации в единую систему. Разница в цене между ними очень существенная.

Фитинг с регулировкой и расходометром

Не менее важно наличие дополнительных деталей. Краны часто оборудуют:

Вариаций хватает с излишком. Вам лишь нужно понимать, что необязательно покупать самый дорогой и навороченный вариант. Вполне возможно, что тот же манометр или расходометр вам не понадобится вообще. А денег он стоит порядочно.

Способы подсоединения

На что еще стоит обратить внимание, так это на способ подсоединения балансировочных вентилей.

Соединение это должно быть надежным, но в то же время мобильным. То есть необходимо наличие возможности в любой момент снять устройство, заменить его или отремонтировать. Лучший вариант в таком случае – фланцевый способ.

Фланцевый способ подсоединения широко используется в промышленности. Фланцевый клапан оборудован своими фланцами и подсоединяется к таким же ответным изделиям на торцах труб.

Промышленный балансировочный вентиль с фланцами

Фланцевый кран легко закрепить за счет затягивания всего нескольких болтов, он так же быстро снимается, но при этом обладает одной важной особенностью. Подразумевается, что фланцевый клапан при наличии разборного узла, имеет удивительный уровень герметичности.

Фланцевый кран не нужно подтягивать или осматривать время от времени, вероятность ослабления фланцев крайне мала, при условии, что вы осуществили монтаж правильно.

Лучшие производители

Выбор производителя, конечно же, тоже влияет на качество продукта. На современном рынке лидеры давно известны. К ним относят компании производящие краны Штремакс, Cimberio, Stad и другие.

Австрийская компания Herz занимается производством кранов Штремакс, предназначенных для самых разнообразных задач. Их плюсы – надежность и практичность при удобной цене. Краны Штремакс не подводят своего владельца, что в системе отопления играет большую роль.

Краны Cimberio от итальянского производителя пользуются не меньшей популярностью. Клапаны Cimberio представлены на рынке большим количеством моделей, что позволяет покупателю увереннее делать свой выбор опираясь на широкую каталожную базу.

Балансировочный кран Stad

Краны и клапаны Stad – продукция высшего качества. Кран Stad – это эталон технической и инженерной мысли. Компания производит их в небольшом количестве, зато каждый вариант предельно универсален и удобен в работе.

Как видите, у разных производителей и марок есть свои прелести. Все они предоставляют продукцию высочайшего качества, причиной тому стало их многолетнее пребывание на рынке в качестве лидеров. Поэтому конечный выбор будет ложиться на ваши плечи.