Pojišťovací ventily

TZB-info
Diskuzní fórum
Vytápění
Pojišťovací ventily

Reklama

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

Pojišťovací ventily

Rád bych se prosím zeptal nějakého zkušeného odborníka na správnou funkci pojišťovacího ventilu. V nově rekonstruované kotelně jsem instaloval pojišťovací ventil zn. Duco 1,5 bar, 1/2", 75 kW. Během tlakové zkoušky jsem ale zjistil, že tento ventil při tlaku 1,7 bar začne teprve nepatrně syčet a při tlaku cca 1,9 bar rázem otevře zcela naplno. Ventil pak zůstane plně otevřený až do tlaku cca 1,3 bar, kdy opět rázem zaklapne. Zkušebním médiem byl stlačený vzduch. Tlak jsem měřil manometrem do 2,5 bar s přesností 2%. Rád bych se proto zeptal, zda zjištěné chování pojistného ventilu je ještě v souladu s jeho specifikací. Také bych se rád zeptal, zda-li se nevyrábí i pojistné ventily s menší hysterezí nebo ještě lépe bez hystereze. Děkuji předem za Vaši pomoc.

Vkládání nových příspěvků je dostupné pouze pro přihlášené uživatele

Registrovat

Nejnovější příspěvky

MJ Milan Jakeš @milan.jakes

Ještě jsem si vzpoměl, velmi dobře specifikované a patrně i provedené poj. ventily pro ÚT jsou od OFFICINE RIGAMONTI.…

před 13 roky

MJ Milan Jakeš @milan.jakes

Z mého dosavadního studia pojistných plynou odpověďi k mému původnímu dotazu: 1. Pojistné ventily pro ústřední topení…

před 13 roky

MJ Milan Jakeš @milan.jakes

Jen pro úplnost dodám, že ten početní případ odpovídá stavu, kdy průřez potrubí za ventilem je srovnatelný nebo menší,…

před 13 roky

32 odpovědí

Zobrazit všechny reakce

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

Z mého dosavadního studia pojistných plynou odpověďi k mému původnímu dotazu:
1. Pojistné ventily pro ústřední topení se v reálu kontruují s přihlédnutím k možnosti odpouštění směsi vody a páry, což sebou nese vznik značných rázů, ventily konstruovsané jen na plyn nebo jen na kapaliny by na tomto místě nemusely obstát.
2. Pojistné ventily pro ÚT se vyrábějí jako normální (ČSN 13 4309-1), jejich odpouštěcí charakteristika se projevuje hysterézí a jejich otvírání a zavírání se děje převážně rychllým překlopením.
3. Většina výrobců nespecifikuje tlak při plném otevření a uzavírací tlak (discharge pressure, closing pressure). Jedním z mála výrobců, který toto specifikuje, je fy WATTS. Ta ve svých materiálech prakticky u každého ventilu garantuje p_max je menší 1,1 * p_o , p_u je větší 0,8 * p_o . Toto chování vyzdvihuje jako výhodu, odůvodněním je minimalizace ztrát topné vody a potřeba minimálního přetlaku pro otevření.
4. Zmíněný ventil DUCO jsem pro poučení rozebral. Proměřením geometrie jeho kuželky a sedla jsem zjistil, že jeho popsané chování poměrně přesně souhlasí s touto geometrií. Výrobce DUCO tlak při plném otevření a uzavírací tlak nespecifikuje. Charakteristika ventilu je tedy daná touto geometrií a nesouvisí s konkrétně nastaveným tlakem ventilu.
5. Z pohledu kvality se jeví jako velmi zajímavé ventily Flamco. Tento výrobce ale p_max a p_u také nespecifikuje. U svých ventilů ale dokonce uvádí, že jsou konstruované tak, aby po otevření co nejrychleji vypustili obsah topného systému. Z tohoto lze tedy očekávat, že jejich p_u bude velmi nízké.
6. Zdá se, že platí jistý vztah mezi velikostí hystereze a výkonem, pro jaký může být ventil použit. Čim větší hystereze, tim, větší výkon. Není to ale nic, co bych si dovolil s jistotou tvrdit.
7. Maximální pracovní teplota ventilů pro ÚT bývá 110 až 120 oC. Z toho je zřejmé, že na stav kdy, ventil odpouští páru, není tento konstruován (neboť její teplota je vždy o poznání vyšší). Z toho plyne, že při plnění jeho pojistné funkce může dojít k jeho částečné ztrátě funkčnosti.
8. Jak už zde bylo uvedeno, poj. ventil pro ÚT se dle norem dimenzuje jen na průchod páry. Pro bezpečnost je tedy zásadně důležité správné umístění ventilu tak, aby nebyl při odpouštění zahlcen vodou. Nejlépe je umístit jej do místa, přes které prochází pára z kotle a ve kterém se rovněž alespoň částečně zdržuje - např. na vzdušníku pro odvzdušnění těsně za výstupem z kotle. V tomto případě poj. ventil zafunguje tak, že vysaje a odpustí všechnu páru vyvinutou po jeho otevření (pára musí projít přes místo, odkud ventil vypouští). Přebytkem kapacity ventilu se v tomto případě odpouští topná voda. Tj. při zbytečně velké dimenzi ventilu se odpustí stejné množství páry (to je dáno výkonem kotle), zbytečně se ale zvýší rychylost odpouštění topné vody. Tedy když se použije (pozor - jen v uvedeném optimálním místě) 1" ventil místo vyhovujícího 1/2", dosažený max tlak bude prakticky shodný, voda z topení se ale vypustí 4 x rychleji.
9. Vodu z poj. ventilu je velmi vhodné odvést k odpadu. Z norem plyne požadavek, že tlaková ztráta na tomto potrubí nesmí překročit 10 % otevíracího tlaku ventilu. To je zřejmě myšleno pro páru, v reálu se do potrubí mezi páru vklíní i mnohem těžší voda. Při podcenění dimenzi tohoto potrubí pak bude pára v něm urychlovat vodu na nebezpečně vysokou rychlost a projeví se efekt tzv. vodního kladiva. Za 1/2" ventil je podle mne potřeba dát alepoň 1" potrubí.
10. Pokud se výstup poj. ventilu zapojí přímo do kanálu, tak voda s párou z něj vystupující svou teplotou tento kanál téměř jistě zničí. Je proto lepší nechat výstupní vodu vytéct na podlahu a do kanálu ji nechat volně odtéct vpustí. Je také nutné mít možnost výstup poj. ventilu kontrolovat, např. zda neprosakuje nebo zda správně odpouští.
11. Nikdy nelze předvídat co se doopravdy stane a jištění tepelného zdroje musí být 100%. Následky výbuchu kotle jsou katastrofální.
12. Var vody v kotli je opravdu až ta nejzazší možnost. Zdroj tepla musí být proto chráněn i proti přetopení, viz. příslušná norma.

Ok, tolik mé dosavadní postřehy. Některé jsou myslím celkem podstatné a obecně užitečně, tak je sem dávám. Co by mne samotného ještě zajímalo je, jaké předpisy a atesty by měl splnit pojistný ventil pro tepelné soustavy v budovách. To jest, co by mělo být správně uvedeno v prohlášení o shodě takového ventilu u nás v ČR. To je asi také dobré vědět. Možná by se pak víc vyselektovali výrobci napodobenin.

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

MJ Milan Jakeš @milan.jakes

Ještě jsem si vzpoměl, velmi dobře specifikované a patrně i provedené poj. ventily pro ÚT jsou od OFFICINE RIGAMONTI. Některé ale asi nemusí stačit výkonově. Pokud je sem možné uvést prodejce v ČR, tak jej když tak doplním.

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

Udělal jsem si malou analýzu poměrů v pojistném ventilu při odpouštění, zde je:

Světlost vzdušníku je 100 mm.
Držme se české normy ČSN EN 13384-1 (narozdíl od ČSN EN ISO 4126-1 je mnohem propracovanější), specifikaci pojistného ventilu pak uvažujme následující:
DN 1/2”
tlak otevírcí p_o 1,5 bar
tlak při plném otevření p_max 1,7 bar
tlak uzavírací p_u 1,2 bar
průtočný průřez A_0 143 mm2
zar. výtokový součinitel alpha_d 0,57
typ ventilu: plnozdvižný
Po otevření ventil rychle odpustí páru nahromaděnou v kotli a výstupním potrubí a dojde k zaplavení vzdušníku. Rychlost odpouštění páry Q_so je nyní několikanásobně větší než rychlost vývoje páry Q_si (při předimenzování ventilu). Ventil proto brzy nasaje vodu, čímž dojde k jeho “ucpání”. Vznikající pára odcházející výstupem kotle směřuje k vrcholu vzdušníku, zde je spolu s vodou nasávána do ventilu, snížení hladiny ve vzdušníku povede k obnovení plné výtokové rychlosti páry. Je tedy zřejmé že při přeimenzovaném ventilu zde platí:
1. ventilem se odpustí se všechna vyvíjená pára
2. ventil většinu doby (v závislosti na předimenzování) vypouští vodu
3. tím jak kondezuje pára nahromaděná v systému (horní potrubí, radiátory, …), klesá I úměrně tlak (díky bodu 1).
Podívejme se na věc početně. Tlak při odpouštění vezměme 1,5 bar, teoretická výtoková rychlost vody je 17,3 m/s, při uvážení A_0 a alpa_d vychází odtoková rychlost vody Q_vo 1,41 l/s , tj 85 l/min, tj 5080 l/hod. Je-li v systému 1400 l vody, odpustí se za cca 17 minut, pak rychle poklesne tlak a začne se periodicky odpuštět pára.
Při 1,5 baru, výkonu 24 kW, vzniká 5,8 l stlačené páry/s. Tu ventil odpouští rychlostí Q_so = 20 l/s. Činitel poměru času výtoku páry p bude: p * Q_so = 5,8 l/s, odtud p = 0,29. Jinak řečeno, 29 % času ventil zde odpouští páru a ve zbytku vodu. Skutečná průměrná rychlost vypouštění vody bude tedy snížena na (1-p)*1,41 = 1 l/s .
Závěrem je, že umístění ventilu do místa, ve kterém se z principu hromadí pára, umožní při patřičném předimenzování ventilu úplný odfuk vyvíjené páry a systém se tak stane bezpečný proti přetlakování.

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

MJ Milan Jakeš @milan.jakes

Teď by mne ještě zajímalo, co by se stalo při umístění potrubí na výstup ventilu (je potřeba odvést vodu směrem ke kanálu). Výstupem proudí pára a voda v poměru 14: 1 (objemově, je expandovaná). Průměrná hustota je 1000/15 = 66 kg/m3. Rychlost je 15 l/s, v potrubí světlosti 20 mm tomu odpovídá rychlost 48 m/s. Tomu odpovídá výchozí tlak (pro urychlení beze ztrát) 76 kPa. Je to opravdu velmi hrubý obrázek, 22 mm Cu trubka je na toto dost slabá, 28 by vyhověla lépe. Tolik jen další úvaha na cestě při hledání vhodného řešení.

VK Vladimír Křen @vladimir.kren před 13 roky

O jaký systém se jedná? Kde je uvedený pojišťovací ventil použit?

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

VK Vladimír Křen @vladimir.kren

Jedná se o jištění uzavřeného systému ÚT s akumulační nádrží (1200 L) a kotlem na tuhá paliva (DAKON DOR 24) a ohřívačem TUV 200 L (v něm je akumulační kotlová voda). Zatím předpokládám, že jeden ventil na nižší tlak umístím nad aku nádrž, ten by odpouštěl jen páru. Druhý ventil na vyšší tlak pak dám na vzduchojem těsně za kotlem. Zatím ale v tom tápu a musím to ještě zvážit. Klasika by samozřejmě bylo dát jeden ventil za kotel, dimenze 3/4", tlak vyhovující kotli 1,8 bar.

PS Petr Stoll @petr.stoll418 před 13 roky

ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI POJISTNÝCH VENTILŮ
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=17…

Jaké doklady je třeba požadovat od firmy dodávající pojistné ventily?
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=97…

Pojistné ventily – zkušenosti z praxe
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=17…

Funkce ventilu

Vnitřní síla pojistného ventilu vzniká účinkem přetlaku pracovní látky na spodní plochu kuželky. Vnější síla ventilu je opačného smyslu než vnitřní síla a u přímočinných pojistných ventilů je obvykle vyvozena pružinou nebo závažím a hmotností pohyblivých součástí. Na souhře vnějších a vnitřních sil závisí správná funkce ventilu. Provozní přetlak se má pohybovat pod hranicí otevíracího přetlaku, neměl by ji ani krátkodobě překračovat. Opětovná těsnost ventilu po odfuku nastane až po poklesu o cca 15% - tato hodnota je uvedena v osvědčení ventilu. Pojistný ventil musí být za provozu těsný, je proto třeba zajistit, aby nedocházelo k jeho častému otevírání. Na opotřebování pracovních sedel mají vliv nečistoty unášené pracovní látkou při odfuku korozních produktů, okují, nečistot aj, Netěsnost ventilů bývá velmi častá zejména u ohřívačů vody, kde jsou pojistné ventily většinou nastaveny na otevírací přetlak 0,63 MPa, v nočních hodinách se zvýší vstupní tlak studené vody a při jejím ohřevu je tato hodnota překonána. pojistný ventil pak podchází dlouhou dobu, dojde k znečištění sedel a ventil je pak netěsný trvale. Pomáhá osazení redukčního ventilu na vstupu studené vody, lepším řešením je ale instalace expanzní nádoby HYPRESS vhodné velikosti. Odfuková trubka pojistného ventilu i ohřívače vody by opět měla být na konci viditelná, trvalé zavedení do odpadu znemožní kontrolu funkce pojistného ventilu.
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=52…

Zkoušení pojistných ventilů - část I
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=83…

Zkoušení pojistných ventilů - část II
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=84…

Zkoušení pojistných ventilů - část III
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=84…

Autor: Alois Matěják ATZ
Datum: 01.02.1994 00:00 odpovědět nahoru
Problematiku částečně řeší čl.11.2 ČSN 13 4309 část 2 . Technické požadavky : „U déle skladovaných pojistných ventilů se před jejich uvedením do provozu doporučuje provést jejich prohlídku a přezkoušení otevíracího tlaku po pohyblivost kuželky a těsnosti“. Problém zůstává ve výrazu co je „u déle skladovaných“. Jsou-li dodržené podmínky čl.11.1, pojistný ventil má řádné osvědčení a nejsou poškozeny plomby, postačí dle mého mínění provést při uvádění TNS do provozu odzkoušení pohyblivosti kuželky. Většinou však revizní technik neví , v jakých podmínkách byl pojistný ventil skladován a může pouze při prohlídce před jeho namontováním usuzovat , v jakém stavu pojistný ventil je. Bude-li mít sebemenší pochybnosti , doporučuji provést odzkoušení funkčnosti , ale i správnosti nastavení otevíracího přetlaku“po“ a těsnosti ventilu na zkušební stolici. Toto je nutno provést vždy, jsou-li poškozeny plomby, pojistný ventil nemá řádné osvědčení , tovární štítek (nebo vyražené údaje na tělese) nebo nesouhlasí-li údaje v osvědčení s údaji na štítku nebo na výfukové přírubě ventilu, nebo jsou-li tyto údaje nečitelné . Při kontrole nutno postupovat dle čl.8.2.
http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=11&i=1…

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

PS Petr Stoll @petr.stoll418

Alespoň dodatečně Vám děkuji za obsažný a užitečný komentář. V tomto oboru jsem laik a tak jsem byl nyní trochu zahlcen těmi všemi informacemi z norem. Asi si řeknete proč se tím laik vůbec zabývá. Plně s vámi souhlasím, mne k tomu trochu donutily výslekdy práce některých dnešních odborníků v oboru projekce (voda-plyn)-topení. Z doporučených norem je moc pěkně udělaná řada ČSN 13 4309-x (Průmyslové armatury. Pojistné ventily…), část 1 by měl znát asi každý z oboru. Mezinárodní ekvivalent ČSN EN ISO 4126-1 zdaleka tak pěkný a jasný už není. Je zde dobře vidět kvalita bývalých českých norem. Nakonec jedno moc pěkné pojednání (v AJ) o pojistných ventilech jsem nalezl zde: http://www.spiraxsarco.com/resources/ste… .
Můj případ použití pojistného ventilu je zabezpečení ústředního topení se zdrojem tepla na tuhá paliva proti přetlaku. K tomu jsem našel mimo jiné normu ČSN EN 12828 (Tepelné soustavy v budovách - Navrhování teplovodních tepelných soustav). Z ní mimo jiné plyne jeden opomíjený ale veledůležitý fakt s dopadem na bezpečnost: pro kotle se pojišťovací ventily dimenzují tak, že na vstupu (i výstupu) ventilu se počítá jen s čistou párou. Když se ale podívám sem na fotky na tzb-info a nebo i do kotelen v mém okolí, tak zde běžně nacházím pojistné ventily umístěné na zpátečce do kotle (nebo někde v její blízkosti, např. u 3-cestného ventilu). Takový ventil místo páry může vypouštět jen vodu a výkonově tedy nemůže v žádném případě stačit.
Uvedená chyba je sice častá ale zřejmá. Mne víc zajímal případ, kdy je vše podle předpisů – tedy ventil je buď přímo na horní části kotle nebo na výstupním neuzaviratelném potrubí do max vzdálenosti 20 x D potrubí. Popisovat přesně a kompletně to co se děje v topné soustavě po odpojení tepelné zátěže od zdroje by zde asi nebylo dobré, je to kompletně dynamický a provázaný děj, takový, jaký je nakonec nejlépe popisovat matematicky. Já zde z něj se proto zde pokusím ve zkratce nasimulovat jen jednotlivé faze:
1. Fáze kdy teplota kotle je menší než teplota varu: vlivem dodávaného a nikam neodváděného tepla rychle roste teplota, tlak se nijak zvlášť nemění.
2. Teplota v kotli dosáhla bodu varu: tepelný výkon se v kotli přeměňuje na páru o velkém objemu (při tlaku 2,6 bar je to 0,011 kg/s, to je 5,7 l/s). Tak velký objem se nestačí odvádět, čímž v kotli lokálně roste tlak a teplota. Voda z kotle nyní vytéká především zpátečkou do expanzí, výstupem z kotle se tlačí pára vzhůru (samotná nebo v počátku s vodou) a postupně kompletně vyplňuje výstupní potrubí a vše co je nad ním. V horním prostoru kotle se pak udržuje část vyvíjené páry (při velkém výkonu), tlak v systému rychle stoupá.
3. Otevřel pojistný ventil, předpokládejme že je plnozdvižný, který odpouští ihned celou svou kapacitou. Od tohoto okamžiku proudí pára z kotle velkou rychlostí ven, tlak v kotli rychle klesá, proud vody ve vratném potrubí se otočí a voda teče z expanzí zpět do kotle. Současně s tím do kotle samospádem natéká voda z ostatních částí topného systemu, hladina v kotli a jeho výstupu proto vice či méně rychle roste (dle dimenze připojení). V této fázi ventil odpouští čistou páru.
4. Hladina dosáhla hrdla pojistného ventilu, ventil nasaje směs vody a páry. Tu ventil nestačí odvádět, dochází proto znovu k hromadění páry, lokálnímu nárůstu tlaku a vytlačování vody z kotle, tím se hladina sníží a ventil odpustí velkou rychlostí jen páru. Rychlost odfukování vody se v případě dostatečné dimenze ventilu bude rovnat rychlosti přítoku vody do kotle (samospádem z topení). Bude-li ventil nadimenzovaný jen na páru, dojde zřejmě k velkému nárůstu tlaku. Celý proces bude provázen hrůzostrašnými rázy (vodní kladivo), to je tím, jak se vyfukuje voda s párou a voda se tak urychluje na vysokou rychlost páry.
5. Hladina vody se nakonec definivně odpustí pod úroveň hrdla ventilu, dojde k rychlému odpuštění přetlaku a k “zaklapnutí” ventilu. Ventil pak občas odfoukne páru.
6. Nízká hladina vody v kotli způsobí přehřátí kotlového tělesa, ztrátu pevnosti, jeho vyboulení vlivem vnitřního tlaku a vlastního pnutí v materiálu, nastane tedy nevratném poškození.
Tolik jen hrubý scénář, skutečnost se může lišit. Pokud například bude vedle kotle stát akumulační nádrž připojená ke kotli dostatečně silným potrubím, všechna vyvíjená pára se pak snadno stihne přesouvat do vrchu akumulační nádrže, takže v kotli a ani ve výstupním potrubí nedojde k poklesu hladiny. Ventil pak bude odpouštět převážně vodu s bublinami páry a tlak tak rychle poroste.
Pokud se nějak zásadně nemýlím tak z toho plyne, že nejen součásná praxe je nedostatečná, ale i současné předpisy jsou nedostatečné. Nedostatečné alespoň z toho pohledu, že dojde-li k varu v topení při plném výkonu, tak systém se může stát nebezpečným. Například 1/2" ventilem na 1,5 bar lze dnes jistit kotel do 75 kW, tomu by odpovídal odtok cca 18 l/s, to je rychlost proudění ve ventilu cca 160 m/s. Tlak, jaký by urychlil vodu na tuto rychlost, je 12,8 MPa, to je 85 krát víc než našich 1,5 bar (odpovídajících páře). Pravda, tento problém je v současnosti řešen požadavkem na omezení teploty vody v kotli, k varu tedy nemůže dojít. Přes to se mi ale zdají současné předpisy na navrhování jištění otopných soustav proti přetlaku jako nedostatečné a rád bych to řešil spolehlivěji. Budu velmi rád, sdělíte-li zde váš názor na tuto problematiku.

VK Vladimír Křen @vladimir.kren před 13 roky

Činost pojišťovacího ventilu je v mezích. Pojišťovací ventil těchto rozměrů má vždy hysterezi. Pouze tzv. impulzní ventily mají přísně definovaný průběh otvírání / zavírání. Pokud se zruší impulzní systém (ztráta pracovního media) funguje opět ventil jako pružiňák se všemi nectnostmi.

MJ Milan Jakeš @milan.jakes před 13 roky

VK Vladimír Křen @vladimir.kren

Mrkal jsem do příslušných norem (ČSN i ČSN EN ISO - viz výše) a podle nich by mi vyšlo, že ventil je vadný. Na druhou stranu jsem se v tom ale moc nevrtal a uvědomil si, že ventil může být nastaven na činnost při určité pracovní teplotě a proto při zkoušení při teplotě okolí má jiné parametry.

Poznámka o vlivu velikosti ventilu na hysterezi mne zaujala, nakonec jsem našel pěknou specifikaci ventilů WATTS zde:
http://www.wattsindustries.de/Support-Li… (Pressure Relief Valves), viz: http://www.wattsindustries.de/images1/7/…
Odtud je dobře patrné, že v daném rozsahu dimenzí se velikost hystereze nemění. Nakonec jsem našel ještě jednu zajímavost - pístové pojistné ventily zde:
http://www.vorcz.cz/ventil-pojistny-pist… ,
nic bližšího o nich ale zatím nevím.