Obsah článku
- Proč potřebujete expanzní nádrž
- Strukturální rozdíly mezi tanky různých typů
- Jak vypočítat parametry nádrže pro váš systém
- Instalace, seřízení a opravy
Žádný kapalný topný systém nebude fungovat bez expanzní nádrže. Správný výpočet objemu a určení jeho typu je jedním z hlavních úkolů při navrhování vytápění pro soukromý dům a dnes se tímto tématem podrobněji zabýváme..
Proč potřebujete expanzní nádrž
Jak víte, tekutiny se velmi neochotně zmenšují, ale jak teplota stoupá, jejich vnitřní energetický stav roste, vzdálenost mezi molekulami se zvyšuje, což má za následek velmi významné zvýšení objemu.
Pro informaci: při zahřátí 50 litrů vody z 20 na 80 ° C se její objem zvýší téměř o jeden a půl litru. Na první pohled toho není moc, ale přemýšlejte o tom, zda se přemístění vašeho topného systému nebo jinými slovy celkový vnitřní objem potrubí, radiátorů a výměníku tepla kotle může zvýšit o stejnou hodnotu..
V praxi se takové zvýšení objemu projeví na tlaku více než 200 atmosfér, což zase závisí na schopnosti „nádoby“ natáhnout se na požadovanou velikost. Specifický tlak však ve skutečnosti není tak důležitý, protože kritický bod pro celý systém je určen silou nejslabšího vodovodního spojení. A pevnost v tahu pro většinu armatur a kohoutků zřídka přesahuje 5 – 7 MPa, to znamená, že těsně utěsněný systém je zaručen selhání několik hodin po zapnutí kotle.
Pro kompenzaci objemové expanze v systému musí být přítomna expanzní nádoba. Zařízení může být uzavřené nebo otevřené.
Strukturální rozdíly mezi tanky různých typů
Otevřená expanzní nádoba je konvenční nádoba instalovaná v nejvyšším bodě topného okruhu. Jeho objem je velmi malý a je roven alespoň rozdílu mezi objemem studené a zahřáté kapaliny..
Otevřená nádrž není zcela vhodná: voda se z ní vypařuje a je třeba ji pravidelně doplňovat. A protože takové expandéry jsou zřídka udržovány uvnitř, musíte se pravidelně dívat do podkroví. Nyní si představte, co by se stalo, kdyby voda v nádrži zamrzla a systém se náhle změnil na uzavřenou kvůli ledové zátce? Ale je schopna vydržet desítky atmosfér.
Existuje však další způsob uspořádání otevřené nádrže: kování na samém vrcholu systému je spojeno tenkou silikonovou hadicí s otevřenou nádobou stojící na podlaze. Při expanzi je přebytečná voda vytlačována z okruhu a když se objem snižuje, je vytlačována zpět atmosférickým tlakem. Je důležité navinout těžkou matici na konec hadice tak, aby byla neustále ponořena do vody. Nevýhodou této metody je, že vzduch nemůže volně opustit systém, ale z tohoto důvodu existují Mayevského kohoutky.
Uzavřené nádrže jsou navrženy úplně jiným způsobem. Uvnitř těla je elastická nádoba – gumová žárovka, zatímco samotné tělo je zcela utěsněno. Hruška nebo zbytkový prostor mají přímé napojení na topný okruh. Při zahřátí bude voda, jak by měla, dále expandovat, ale nyní bude tento rozdíl v objemech převzat vzduchem, který bude také stlačen, ale tlak se tolik nezvýší, pouze o 0,5 – 1 bar.
1 – ventil pro čerpání vzduchu; 2 – vzduchová komora; 3 – membrána s tepelným nosičem; 4 – závitová odbočka pro připojení k topnému systému
Je zde však důležitá námitka: uzavřený tank také celý systém uzavře. V horním bodě otevřeného systému byl tlak roven atmosférickému a ve spodním bodě byl k této hodnotě přidán určitý počet milimetrů vodního sloupce, což odpovídá rozdílu hladiny mezi body systému. V uzavřeném systému je tlak v horním bodě nulový, to znamená, že není nadměrný, a proto mohou vzniknout problémy..
Jak vypočítat parametry nádrže pro váš systém
Dalo by se namítnout, že za přítomnosti nuceného oběhu nezáleží na tlakovém rozdílu, ale to zdaleka není pravda. Nejzřetelnější důvod: pokud vzduch vstupující do horních radiátorů není pod dostatečným tlakem, nebude schopen je opustit a následovat ještě vyšší bod v systému. Kromě toho by topná zařízení měla být provozována za podmínek stanovených výrobcem, téměř každé z nich nastavuje provozní tlak 1,3–2 bar.
Vypočítat otevřenou nádrž je velmi snadné. Řekli jsme, že když se zahřeje na 60 ° C, přidá se další polovina do 50 litrů vody, to znamená, že v případě systému se 100 litry bude nárůst roven třem litrům. Jedná se o zcela lineární vztah, který se snadno používá.
To není případ uzavřené nádrže. Při přetlaku se mění koeficient expanze kapalin, a to je zvláště důležité, pokud se jako teplo nepoužívá voda. V normálním provozu by měla být nádrž napůl plná..
Objem expanzní nádrže získáte, pokud vydělíte produkt posunutí systému, teplotní rozdíl a koeficient objemové expanze chladicí kapaliny poměrem maximálního pracovního tlaku k minimu, odečteným od jednoho. Minimální tlak je tlak ve středu nádrže, když je systém naplněn bez přebytečné vody. Maximální tlak je určen výrobcem topného zařízení a podle toho nastavením regulačního ventilu.
Tento příklad předpokládá, že jak odpadní ventil, tak i nádrž jsou nainstalovány ve stejném bodě systému, v nejnižším bodě. Vezměme například systém s hladinovým rozdílem 4 metry a objemem 200 litrů. Nejprve vypočítáme nárůst objemu:
- 200 1 0,00045 (80 ° C – 20 ° C) = 5,4 litru.
Minimální tlak pro střed nádrže bude 0,28 atm, pokud je jeho střed o jeden metr vyšší než dolní bod systému, vezmeme maximum jako 4,5 atm. Vydělením minimálního tlaku maximem dostaneme 0,06 a odečtením tohoto poměru od jednoty dostaneme 0,94. Minimální objem uzavřené nádrže tedy bude něco přes 5 litrů as bezpečnostní rezervou 25% – 6,3 litru. Protože plánujeme udržovat nádrž napůl plnou, měl by její minimální objem být 10-12 litrů.
Instalace, seřízení a opravy
Technicky lze nádrž rozříznout do libovolného bodu v systému a instalovat v libovolné výšce, ale tyto hodnoty musí být předem stanoveny projektem. Pro připojení k topnému systému se obvykle používá stejný materiál jako v potrubí kotelny, ale to se provádí za účelem snížení nákladů.
Nastavitelný vypouštěcí ventil je obvykle umístěn těsně pod nádrží, což výrazně zjednodušuje výpočty. Při plnění systému vodou je přetlak vytvářen vodním čerpadlem a aktuální tlak v nádrži je kontrolován manometrem automobilu přes cívku.
Pokud se časem nádrž stane nepoužitelnou, je to určeno hydraulickým tlakoměrem, který je vyříznut poblíž kotle. U vadné nádrže bude rozdíl mezi tlaky systému v chladném a horkém stavu mnohem větší než provozní rozsah 1–1,5 atm. Tento problém je vyřešen buď úplnou výměnou nádrže, nebo opravou odstraněním prasklé membrány a instalací nové.
Posledně uvedené je mimochodem nemožné, pokud nádrž nemá přírubu pro údržbu, někdy je toto kritérium při výběru velmi důležité, zejména pokud se jako nosič tepla používají agresivní kapaliny. V každém případě se doporučuje nainstalovat nádrž přes uzavírací ventily, aby nedošlo k vypuštění celého systému při jeho výměně..
Jak mohu vypočítat objem otevřené nebo uzavřené nádrže pro topný systém a jaké jsou možnosti oprav pro kutily?