Vše o expanzní nádrži pro vytápění: proč je to nutné, jak to funguje a jak si ji vybrat?

Fyzikální vlastnosti jakéhokoli chladiva prakticky neumožňují tato tekutina komprimovat. Pokus o mírné snížení hlasitosti okamžitě vede k prudkému nárůstu tlaku. Voda se při zahřátí v rozmezí od 20 do 90 ° C rozšiřuje. Tyto dvě vlastnosti vysvětlují potřebu přidělit prostor v systému pro „dýchání“ chladicí kapaliny. Expanzní nádrž pro vytápění musí zajistit bezpečný a spolehlivý provoz všech součástí inženýrského systému. Doba jeho provozu přímo závisí na tom, zda byl tento prvek správně vybrán a nainstalován.

Druhy expanzních nádrží a jejich srovnání

Do topného systému lze instalovat různé typy expanzních nádrží.

Otevřené expanzní nádrže

Otevřená expanzní nádrž je otevřená nádrž, do které můžete vždy přidat chladicí kapalinu. Nevyžaduje uzavírací ventily, gumovou membránu a dokonce ani kryt. Kbelík, který se skrývá, je obvykle „přidán“ do systémové kapaliny, i když lze z přívodu vody vždy odebrat vodovodní kohoutek.

Provozní schéma otevřené expanzní nádrže: 1 - tělo nádrže; 2 - hladina chladicí kapaliny; 3 - studená trubka; 4 - svodovka; 5 - bezpečnostní ventil; 6 - uzavírací ventil; 7 - nejvyšší bod ve stoupačce potrubí topného systému

Před několika desítkami let se široce používaly otevřené struktury, které kompenzovaly změnu objemu chladicí kapaliny během přirozeného oběhu. Neustálé sledování hladiny kapaliny a její „doplňování“, potíže s instalací v nejvyšším bodě, nízký tlak a koroze kovů - to vše vedlo k tomu, že se dostaly do popředí uzavřené systémy a nádrže.

Uzavřené expanzní nádrže

Tam, kde chladicí kapalina cirkuluje čerpadlo, instalují uzavřené nádrže, obecně nazývané „membrány“. Je vždy malovaná červeně a je konstrukčně utěsněná nádoba, uvnitř které je instalována membrána z technické pryže. Ale v modrých nádržích, které jsou určeny k uspořádání zásobování horkou vodou, se používá méně odolná potravinářská guma.

Zařízení expanzní nádrže je následující: membrána ve formě válce nebo membrány dělí nádrž na dvě části. Inertní plyn nebo vzduch je čerpán do horního a druhý je odkloněn pro přebytek chladicí kapaliny.

Se zvyšující se teplotou vstupuje nadbytečné expandující chladivo do nádrže. Objem vzduchové komory se zmenšuje a tlak v komoře se vzduchem se zvyšuje, což právě kompenzuje vysoký tlak v systému. Se snížením teploty chladicí kapaliny je pozorován reverzní proces.

Při nízké teplotě chladicí kapaliny je nádrž prázdná a membrána zabírá maximální možný objem. Po zahřátí začne kapalina vyplňovat dutinu mezi membránou a nádobou. Po ochlazení se chladicí kapalina stlačí a vzduch ji začne „tlačit“ zpět do systému

Uzavřená expanzní nádrž topného systému může být vybavena přírubou (vyměnitelnou) nebo nevyměnitelnou membránou. Jedinou, ale významnou výhodou posledně uvedeného typu je jeho nízká cena. Membrána je pevně fixována po obvodu nádrže. V počáteční poloze je přitlačován k vnitřnímu povrchu, stejně jako plyn naplnil celý objem. Když chladivo vstoupí do expanzní nádrže, tlak se zvýší.

Při spuštění systému hrozí ruptura membrány, protože tlak prudce stoupá. V budoucnu se hodnoty na tlakoměru mění hladce a nepředstavují hrozbu pro jeho integritu.

Aby se zabránilo poškození membrány, je ve velkoobjemových topných systémech monitorován tlak pomocí tlakoměru. Po dosažení maximální přípustné hodnoty se aktivuje bezpečnostní ventil. Obvykle se pohybuje od tří a půl do čtyř barů pro soukromé domy.

Expanzní nádrž s přírubou má několik výhod:

• maximální tlak je mnohem větší než tlak v nádrži s nevyměnitelnou membránou;
• schopnost vyměnit membránu přírubou v případě poškození nebo prasknutí;
• vertikální a horizontální provedení výrobků. To poskytuje více možností ubytování v malé kotelně.

Který je lepší - otevřený nebo uzavřený?

Porovnáme-li provozní a spotřebitelské vlastnosti otevřených a uzavřených typů, jejich výhodou jsou následující skutečnosti:

• uzavřená nádrž není přepravována, proto můžete ušetřit na potrubí;
• membránové nádrže mají menší celkové rozměry;
• chladivo z uzavřené nádrže se nebude přesně odpařovat;
• minimální tepelné ztráty, na rozdíl od otevřené nádrže vyžadující dodatečnou izolaci;
• ochrana potrubí a součástí systému před korozí, která je zajištěna nedostatkem vzduchu;
• uzavřený topný systém může pracovat při vysokém tlaku, zatímco otevřený pouze při nízkém tlaku;
• provozní náklady membrány nižší než u otevřené nádrže.

Ale obecně, samozřejmě - si vyberete.

Před zakoupením expanzní nádrže pro vytápění je třeba provést příslušné výpočty a navrhnout systém. Přečtěte si o tom více v našem materiálu:https://neo.aquatechn.com/cs/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

.

Poloha nádrže v topném systému

Expanzní nádrž topného systému slouží ke kompenzaci nárůstu objemu chladicí kapaliny v důsledku její tepelné roztažnosti.

Li nucený oběh, pak tlak v místě připojení jednotky se rovná statickému tlaku v tomto bodě při dané teplotě (pravidlo platí pouze tehdy, existuje-li jedna membrána). Za předpokladu, že se změní, ukáže se, že v uzavřeném systému se z ničeho nic objevilo určité množství kapaliny. To je v rozporu s rozumem.

Otevřený topný systém je nádoba, která má složitý tvar se specifickými toky proudění. Všechny uzly by měly zajišťovat rychlý vzestup horké chladicí kapaliny k hornímu bodu a její následné odvádění gravitace radiátory do kotle. Kromě toho by konstrukce systému neměla bránit pohybu vzduchových bublin nahoru.

V tomto případě je expanzní nádrž vždy umístěna v nejvyšším bodě jednovrstvého systému, obvykle v horní části pomocného potrubí.

Výpočet objemu vytápění expanzní nádrže

Objem expanzní nádrže lze určit několika způsoby. Za prvé, jejich služby nabízejí četné projekční kanceláře a jednotliví specialisté.Pro výpočty používají speciální software, který umožňuje zohlednit všechny faktory, které ovlivňují stabilní provoz topného systému. To je, samozřejmě, úžasné, ale drahé.

Za druhé, můžete nezávisle vypočítat expanzní nádrž podle vzorců. Zde musíte být obzvláště opatrní, protože nejmenší chyba může výrazně zkreslit konečné hodnoty. Vše se bere v úvahu: objem topného systému, druh chladicí kapaliny a její fyzikální vlastnosti, tlak.

Za třetí, můžete použít on-line kalkulačky pro provádění výpočtů. V tomto případě je však lepší dvakrát zkontrolovat výsledky u několika zdrojů, aby se vyloučila možnost nesprávného fungování stránky.

Za čtvrté, můžete odhadnout okem - měrná kapacita topného systému se rovná 15 l / kW. Jedná se o orientační čísla. Tato metoda je vhodná pouze ve fázi studie proveditelnosti. Bezprostředně před nákupem je nutné provést přesnější výpočty.

Metoda # 1 - výpočet pomocí vzorců

Základní vzorec pro výpočet je následující:

kde C je celkový objem chladicí kapaliny v topném systému, l;
Pa min - nastavení (počátečního) absolutního tlaku v expanzní nádrži, bar;
Pa max - maximální (mezní) absolutní tlak, který je možný v expanzní nádrži, bar.

Při výpočtu celkového objemu topného systému se berou v úvahu všechna potrubí a radiátory, podlahové vytápění a kotel, jakož i další prvky. Přibližné hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

Poznámka:
* bez ohledu na objem akumulačních tekutin;
** průměrná hodnota.

V tabulce jsou uvedeny hodnoty koeficientu βt - ukazatel tepelné roztažnosti chladicí kapaliny, které odpovídají maximálnímu teplotnímu rozdílu v pracovních a nepracovních systémech.

Nyní počítáme Pa min a Pa max podle vzorců:

První vzorec vypočítá absolutní nastavovací tlak (h2 je nahrazeno znaménkem minus, když je nádrž umístěna pod bodem vložení). Druhý vzorec určuje absolutní maximální možný tlak v expanzní nádrži.

Metoda # 2 - online kalkulačka pro výpočet

Pro výpočet objemu expanzní nádrže můžete použít online kalkulačku. Je jich mnoho.

* - je lepší vzít co nejpřesnější číslo. Pokud nejsou k dispozici žádná data, pak 1 kW výkonu je 15 l;
** - musí se rovnat statickému tlaku topného systému (0,5 bar = 5 m);
*** - to je tlak, při kterém je aktivován bezpečnostní ventil.

Tato technika je velmi zjednodušená a je vhodná pouze pro výpočet jednotlivých topných systémů. Krok za krokem budeme analyzovat schéma pomocí konkrétního příkladu:

1. určujeme typ chladicí kapaliny: v tomto případě je to voda. Koeficient jeho tepelné roztažnosti je 0,034 při teplotě 85 ° C;
2. vypočítáme objem chladicí kapaliny v systému. Například pro kotel o výkonu 40 kW bude objem vody 600 litrů (15 litrů na 1 kW výkonu). Je možné, a to bude přesnější číslo, shrnout objem chladicí kapaliny v kotli, potrubí a radiátorech (pokud jsou taková data k dispozici);
3. maximální přípustný tlak v systému je stanoven prahovou hodnotou, při které je bezpečnostní ventil aktivován;
4. plnicí tlak (počáteční) expanzní nádrže může být větší nebo roven (ale v žádném případě menší) hydrostatickému tlaku topného systému v bodě zavedení membrány;
5. expanzní objem (V) se vypočítá podle vzorce V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. Zaokrouhlujeme odhadovaný objem nahoru (to nijak nijak neovlivní systém).

Expanzní nádrž je vybrána tak, aby kompenzovala vypočítaný objem (viz tabulka):

Koeficient plnění chladicí kapaliny expanzní nádrže se stanoví podle tabulky na základě kombinace hodnot maximálního a počátečního tlaku. Dále se vypočítaný objem vynásobí koeficientem a výsledná hodnota je doporučený objem membrány

Při instalaci uzavřeného topného systému lze použít expanzní nádrže s membránou. Přečtěte si o tom v našem dalším článku:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Několik posledních tipů

Důležitým kritériem pro výběr expanzní nádrže je nastavení pojistného ventilu (pojistného ventilu), který je povinným prvkem expanzní jednotky (SP 41-101-95 „Návrh topných bodů“). Prahová hodnota, po které je ochrana spuštěna, je o 10% vyšší než přijatelná pro „nejslabší článek“ systému (taková nastavení zohledňují rozdíl ve výšce membrány a ventilu).

Aby bylo možné regulovat maximální přípustný tlak v systému, upřednostňujte nastavitelné ventily. Povinným požadavkem pro všechna taková ochranná zařízení je přítomnost „detonačního“ (nuceného otevření) zařízení. To vám umožní pravidelně kontrolovat funkčnost ventilu a zabránit lepení ventilu.

Volba expanzní nádrže se provádí s ohledem na kvalitu, odolnost proti difúzi a provozní vlastnosti membrány (membrány), rozsah provozních teplot a životnost. Ujistěte se, že prahové hodnoty tlaku v kotli a nádrži odpovídají, a také zkontrolujte, zda membrána splňuje požadavky na bezpečnost a kvalitu pro takové jednotky.