Jak funguje expanzní nádoba v topném systému?

Topné zařízení je vždy počítáno na určitý tlak a tlak v soustavě. Plynové kotle nejsou výjimkou z tohoto pravidla. Stabilitu parametrů jim pomáhají udržovat expanzní nádoby pro plynové kotle.

Vlastnosti

Otázka, jak by tyto nádrže měly normálně fungovat, souvisí buď s provozními poruchami nebo s potřebou údržby. Hlavním účelem použití zásobníku je eliminovat expanzní efekt ohřáté vody. Zvětšuje se, ale objem potrubí, radiátorů a akumulačních nádrží je konečný. V uzavřených topných okruzích je povinné 100% plnění, což znamená, že přebytečná hmota chladicí kapaliny musí být někde vypuštěna. Vhodným místem se stává právě nádrž.

Pokud najednou není žádná cesta ven, kapalina si jistě najde cestu, po které přebytek praskne. Toto místo se obvykle stává pojistným ventilem, ale stále je to spíše nouzové vybavení. I když fungují přesně tak, jak mají, budete muset eliminovat rozlitou vodu, doplnit (doplnit) systém. Instalace nádrží předem pomáhá tomuto vývoji zabránit. A i s převařenou chladicí kapalinou udržujte vše v naprostém pořádku.

Jak je systém nastaven a jak funguje?

Expanzní nádrže jsou hluchotěsně uzavřené nádoby, které jsou pomocí pryžových membrán rozděleny na dva fragmenty. Nejedná se o jednoduchou gumu, protože musí odolávat značnému teplu, přičemž zůstává elastická a neztrácí pevnost.

Důležité: tlak musí být stanoven uvnitř vzduchové dutiny vstupující do prázdné nádoby, přísně při teplotě 20 stupňů. Rovná se statickému tlaku otopné soustavy naplněné na mez. Tento stav umožňuje dosáhnout rovnovážného stavu membrány a kompenzovat tlak vyvíjený chladivem.

To znamená, že v době, kdy bude nádrž uvedena do provozu, bude zcela prázdná a celý její objem lze použít ke korekci tepelné roztažnosti vody nebo nemrznoucí směsi. Pokud čidlo plynového kotle detekuje, že tlak v topném systému klesl na 0,7 bar nebo méně, vydá povel k vypnutí topidla. A průměrná hodnota, která zajišťuje normální provoz, je 1,2 baru. Vzhledem k tomu, že při přechodu z nerovnovážné polohy do rovnovážné může membrána zvýšit tlak ještě více, je její počáteční hladina pro prázdnou nádrž o 0,3 baru (v průměru) vyšší, než je standard pro topný systém.

Závěr: u uzavřeného topného okruhu s plynovým kotlem by měl být tlak od 0,8 do 1 baru; parametry jakéhokoli systému odchylujícího se od norem se vypočítávají individuálně s přihlédnutím k:

• odhadovaný objem vody nebo nemrznoucí směsi;
• účinnost nádrže;
• jeho požadovaná velikost;
• startovací tlak.

Nádrže na dvouokruhových kotlích Baxi, jak vyplývá z návodu, musí pracovat při tlaku 0,5 bar. Ve skutečnosti je však tento indikátor minimální a stejný tlak 0,8 – 1 bar vám umožňuje zaručit normální fungování zařízení. Vestavěný expandér o objemu 6 litrů pracuje stabilně s topnými systémy o objemu 75 litrů (na vodu). Nebo 50 l (na nemrznoucí kapalinu).

Zda je nutné použít přídavnou expanzní nádobu, nebo stačí standardní vybavení, rozhodují v době přípravy projektu pouze specialisté.

Jak systém ovládat a pracovat s ním?

Je velmi důležité zkontrolovat skutečný tlak v expanzních nádobách. K tomuto účelu se téměř vždy používají ruční tlakoměry, protože většina airbagů je vybavena standardními vsuvkami, jako jsou pneumatiky pro automobily nebo jízdní kola. Problém může nastat, pokud je kotel nástěnný. Kompenzační zařízení jsou nejčastěji umístěna na jeho zadní stěně a jejich použití může být obtížné. Řešením je použití kompaktního mobilního tlakoměru.

Jakmile je detekována odchylka ukazatele směrem dolů, měl by být vzduch správně čerpán. Ponecháte-li vše tak, jak je, můžete se setkat s nouzovými odstávkami kotle. Je dokonce těžké říci, zda je horší takový výsledek nebo uvolnění přebytečné tekutiny. Každý výrobce plynových kotlů doporučuje spotřebitelům měřit tlak v nádrži ročně. Nebude to samozřejmě na škodu, když to budete dělat dvakrát tak často.

Je třeba mít na paměti, že čerpání se provádí pouze tehdy, když je nádrž zcela prázdná, k tomu by měla být vypuštěna voda z kotle. Nejjednodušší je použít cyklistickou pumpu a přitom sledovat výsledek pomocí ručního tlakoměru.

Pořadí akcí je následující:

• kohoutky topného systému jsou zkroucené;
• voda odtéká z kotle;
• nádrž se nafoukne na požadovaný tlak;
• vypouštěcí ventil je uzavřen;
• topný okruh je nasycen na požadovanou úroveň prostřednictvím dodaného kohoutku;
• otevřou se kohouty spojující nádrž s topením.

Možné problémy

Není vždy možné načerpat expanzní nádrž na požadovaný počet atmosfér. Lidé, kteří přísně sledují provozuschopnost zařízení, se samozřejmě s problémy setkávají jen zřídka. Neopatrnost nebo nezodpovědný přístup ale mohou přinést řadu nepříjemností. Často se tlak postupně snižuje a po sérii doplňování kotle selže zásobník. Dochází dokonce k tomu, že membrána se při přitlačení ke stěně cívkou zdeformuje.

Oprava je v tomto případě nemožná, expandér lze pouze zcela vyměnit. Stává se to jinak: tlak v topném okruhu je na maximální povolené úrovni a nádrž nebyla udržována a zůstala bez tlaku. Jakmile se topný systém zastaví a začne se ochlazovat, kapalina se stlačí a změna tlaku nebude korigována. V důsledku toho se kotel dostane do “havárie”. Problémy tohoto druhu mohou být způsobeny dlouhodobým používáním ohřívače teplé vody nebo výpadky proudu.

Dalším pravděpodobným scénářem je, že nová voda musí být dodávána systematicky a bez zjevného důvodu. Například funguje okruh teplé vody a manometr ukazuje pokles tlaku, kotel přestane fungovat. Protože tepelná roztažnost není kompenzována, zahřívání chladicí kapaliny vede k uvolnění jejího přebytku pojistnými ventily. Pokud si této situace nevšimnete včas, můžete čelit vážným problémům. Proto je nutné věnovat maximální pozornost stavu expanzní nádoby, pravidelně měřit tlak uvnitř ní.

doplňující informace

Expandér pomáhá tlumit hydraulické rázy způsobené vzduchovými uzávěry a prudkým uzavřením ventilu. Tuto funkci budou moci plnit nádrže, pokud budou umístěny na zpětném toku chladicí kapaliny přímo před kotlem. Neměli byste předpokládat, že tlak nastavený ve výrobě bude ideální pro praktické potřeby. Jeho rekonfiguraci provádí cívka.

Důležité: při měření tlaku v expandéru každý manometr zaznamená pouze překročení hodnoty, pro získání absolutní hodnoty přidejte 1 bar.

Čerpaná nádrž nefunguje dobře, protože vzduch vytlačí chladicí kapalinu ven. Pokud je vše nastaveno správně, ale pojistky i nadále pravidelně vypouštějí vodu, je s největší pravděpodobností problém v příliš malém objemu expandéru. Proto se vyplatí vybrat si nádrže, které pojmou 10 % z celkového množství chladicí kapaliny cirkulující v systému, nebo i více. Protože nádrž neobsahuje armatury pro tlakoměry, musí být připojeny k vsuvce. Je umístěn na opačné straně, než je strana, která plní chladicí kapalinu.

Protože automobilové a cyklistické tlakoměry měří tlak v MPa, je nutné jejich naměřené hodnoty porovnat s tlakem v topném systému (vyjádřeným v barech nebo kgf / cm100). Jeden pruh se rovná 10 kPa. Při použití autometru se doporučuje po vypnutí kotle počkat XNUMX minut, aby se cirkulace zastavila. Když je nádrž zabudována do samotného kotle, má uzavírat nejen uzavírací ventily, ale také přívod chladicí kapaliny a její zpátečku. Dodržováním těchto tipů si můžete výrazně usnadnit život.

Informace o tom, jak zkontrolovat stav expanzní nádrže, naleznete v následujícím videu.

Objem chladicí kapaliny se mění v závislosti na změnách teplotních podmínek, což může vést k nebezpečným následkům. Pro bezpečný a dlouhodobý provoz chladicí kapaliny je nutné zachovat její stabilní vlastnosti. K tomu lze použít membránovou expanzní nádobu.

Účel a konstrukční vlastnosti

V topných systémech jsou chladicí kapaliny kapaliny, které jsou v procesu mírné komprese. Pro bezpečný provoz topného systému je nutné použít stabilizační zařízení – membránovou expanzní hydraulickou nádrž, která je schopna přijmout určité množství kapaliny v procesu zvyšování tlaku a objemu a poté ji vrátit zpět do oběhu. okruhu, když se tyto indikátory sníží.

Membránové expanzní nádrže mají oproti jiným zařízením pro stejný účel řadu výhod, jmenovitě:

• vhodné pro jakoukoli vodu, i když obsahuje velké množství vápníku;
• bezpečné použití pro pitnou vodu;
• mají větší vytlačený užitečný objem než tlaková nádoba bez membrány;
• je vyžadováno minimální čerpání vzduchu;
• hospodárná a rychlá instalace;
• nízké provozní náklady.

Tato zařízení však mají také nevýhody, a to:

• velká velikost expanzní nádrže činí proces instalace poměrně problematickým;
• v důsledku přenosu tepla chladicí kapalinou do expanzní komory se tepelné ztráty zvyšují;
• zvyšuje se riziko tvorby rzi.

Aby se zabránilo nekontrolovaným tepelným ztrátám, odborníci doporučují zařízení izolovat.

Rozdíly od hydraulického akumulátoru

Konstrukce utěsněných expanzních nádrží je podobná jako u hydraulických akumulátorů, avšak účely těchto zařízení jsou odlišné. Expanzní nádrž kompenzuje expanzi vody, ke které dochází v důsledku ohřevu v topném systému. Hydraulický akumulátor akumuluje objem vody pod tlakem ve vodovodním systému, který má tlakové čerpadlo, aby se snížila frekvence aktivace tohoto čerpadla a vyhladil vodní ráz. Uvnitř akumulátoru se navíc častěji nachází žárovka z potravinářské pryže. Právě ta je čerpána vodou, v důsledku čehož voda nepřijde do styku s tělesem nádrže. Expanzní nádoba pro topné systémy je vyrobena s membránou z technické pryže. Rozděluje pouzdro na dva oddíly a chladicí kapalina je v kontaktu s pouzdrem.

Zařízení a princip činnosti

Membránová nádrž je hermeticky uzavřená kovová nádoba rozdělená na dvě komory (komory) elastickou membránou. Jednou z takových komor je pneumatická komora, která obsahuje plyn nebo vzduch pod tlakem. Chladivo vstupuje do druhé komory, hydraulické komory.

Zařízení funguje následovně:

• tlak vzduchu, který je v rovnovážném stavu, v pneumatické komoře kompenzuje tlak kapaliny v topném systému, objem chladicí kapaliny a hydraulické komory je snížen na minimum;
• když se tlak kapaliny v systému zvyšuje, včetně během zahřívání, tlak se zvyšuje také v hydraulické komoře, kde proudí přebytečná chladicí kapalina;
• v důsledku elasticity membrány se objem pneumatické komory zmenšuje, což je doprovázeno zvýšením tlaku plynu;
• když se tlak v pneumatické komoře zvýší, zvýšení tlaku v hydraulické komoře se vyrovná a systém se vrátí do rovnovážného stavu.

Když se tlak chladicí kapaliny v systému sníží, dojde k opaku. Plyn (vzduch), stlačený v pneumatické komoře, expanduje a vytlačuje kapalinu z hydraulické komory do systému, dokud se tlakový rozdíl neobnoví. Konstrukce eliminuje možnost kontaktu mezi chladicí kapalinou a vzduchem, snižuje pravděpodobnost rzi nejen v nádrži, ale také v jiných částech topného systému – potrubí, kotel. Utěsněné expanzní nádoby jsou vybaveny pojistnými ventily, které umožňují omezit maximální tlak v topném systému na přijatelnou úroveň. To charakterizuje nádrž jako ochranné zařízení pro topný systém.

Druhy a kritéria výběru

Pro kompenzaci objemu chladicí kapaliny v systému při změnách teploty se používají dva typy expanzních nádrží: otevřená a uzavřená (utěsněná).

Otevřené expanzní nádrže jsou široce používány, ale mají následující nevýhody:

• vysoké náklady na instalaci, protože takové nádrže jsou instalovány v horním bodě systému, aby se vytvořila požadovaná úroveň zvýšeného tlaku;
• je nutné neustále sledovat hladinu kapaliny;
• existuje riziko vzniku rzi v systému v důsledku dlouhodobého kontaktu chladicí kapaliny topení se vzduchem.

Utěsněné expanzní nádoby takové nevýhody nemají. Pro topné systémy se vyrábějí nádrže, které se liší použitím membrány. Membrány se dělí na balónkové a membránové typy. Balónová membrána je nádoba instalovaná uvnitř nádrže, vyrobená z vysoce kvalitní pryže, která odolává značným teplotním výkyvům. Přírubové upevnění takové membrány umožní její rychlou a snadnou výměnu.

Membrány balónového typu mají následující výhody:

• široký rozsah provozních tlaků umožňující použití utěsněné expanzní nádoby;
• schopnost měnit membránu, což pomáhá zlevnit a zrychlit opravy tohoto zařízení;
• jednoduché nastavení minimálního tlaku pro jakýkoli systém.

Membránová membrána je trvalou přepážkou, který je nejčastěji vyroben z elastického polymeru nebo tenkého kovu. Tato membrána je charakteristická svou malou vlastní kapacitou a schopností kompenzovat malé poklesy tlaku v systému. Pokud taková nádrž selže, bude nutné ji kompletně vyměnit. Jednou z předností tohoto zařízení je jeho nízká cena. Nádrž, která má membránovou membránu, je navíc jednoduše navržena a provozně spolehlivá.

Výběr správné expanzní nádoby tedy znamená zajištění bezpečného provozu topného systému Při výběru expanzní nádrže byste měli věnovat pozornost následujícím hlavním charakteristikám:

• membránový materiál, jeho odolnost vůči vysokým absolutním hodnotám teploty, tlaku a rozdílům v těchto indikátorech;
• materiál a nátěr těla, odolnost proti rzi;
• dodržování sanitárních a hygienických norem;
• provedení (způsob instalace).

Omezení

Výrobci ukládají určitá omezení pro použití membránových expanzních nádrží, která závisí na konstrukci a materiálech použitých při výrobě zařízení. Výrobci mají jasné požadavky na vlastnosti a složení kapaliny v topném systému. Obsah např. ethylenglykolu v nemrznoucím roztoku je omezený. Použití membránové expanzní nádoby při tlacích překračujících přípustné normy je zakázáno. Je povinné instalovat bezpečnostní skupinu, která řídí a omezuje tlak v nádrži. Topné systémy autonomních vytápění bytů a soukromých domů využívají zařízení s provozním tlakem minimálně 3 bary.

Výpočet objemu

Objem je hlavní charakteristikou, podle které se vybírá expanzní nádrž. Mnoho zdrojů doporučuje zvolit objem expanzní nádrže v rozmezí 10% celkového objemu chladicí kapaliny v topném systému. Tento způsob stanovení kapacity zařízení je založen na skutečnosti, že koeficienty tepelné roztažnosti chladicí kapaliny i při obsahu glykolu do 90 % a zahřívání +100 stupňů nepřesahují 0,08. Tato metoda výpočtu nebere v úvahu tlak v systému, takže může způsobit nepřesnosti. Existuje přesnější metoda pro výpočet objemu membránové expanzní nádrže. Zde použitý poměr je:

V = C*Bt / (1 – (Pmin /Pmax)), kde

• C – objem chladicí kapaliny v systému;
• Bt – koeficient tepelné roztažnosti chladiva;
• Pмin – počáteční tlak v nádrži;
• Pmax – přípustný tlak v systému.

Objem chladicí kapaliny v topném systému je určen s ohledem na všechny jeho součásti. Tento parametr je získán z projektové dokumentace pro vytápění. Pokud to není možné, můžete použít přibližný výpočet, který je založen na skutečnosti, že objem chladicí kapaliny v topných systémech souvisí s topným výkonem – na každý kW připadá 15 litrů kapaliny. Koeficient tepelné roztažnosti kapaliny se určuje pomocí jejího složení – nejčastěji v topných systémech bytů a domů je možné do vody pro zlepšení jejích vlastností přidávat glykoly. Tento koeficient může také záviset na teplotě chladicí kapaliny. Požadované hodnoty najdete v tabulkách objemu vody v potrubí.

Maximální tlak v topném systému je určen pomocí minimálních hodnot, které jsou povoleny pro různé komponenty. Přechodový ventil je přizpůsoben speciálně pro něj. Počáteční tlak v topném systému s chlazeným chladivem odpovídá nastavenému (minimálnímu) tlaku. U mnoha zařízení je možné jej přesně regulovat běžnými prostředky (vypouštění vzduchu z nádrže nebo jeho přečerpávání čerpadlem). Tlak v nádrži je řízen instalací manometru. Vypočtené údaje poskytnou zvýšení objemu chladicí kapaliny v systému během procesu ohřevu. Při výběru nádrže se faktor plnění zaokrouhlí nahoru. Koeficient závisí na maximálním a počátečním tlaku a lze jej zjistit pomocí tabulek poskytnutých výrobci nebo v odborné literatuře.

Instalace

Instalace membránové expanzní nádrže není obtížná, ale je lepší ji svěřit odborníkovi. Nejprve je třeba použít návod k zařízení. Při instalaci tohoto zařízení do topného systému je důležité pečlivě zkontrolovat těsnost spojů. Expanzní nádoba se nesmí otevírat ani rozebírat. Jednoduše se připojí k potrubí nejblíže kotli. Aby se zabránilo zvýšení tlaku, jsou instalována bezpečnostní zařízení.

Při instalaci nádrže zvažte následující pravidla:

• nádrž je instalována před odbočkou;
• teplota v místnosti by měla být neustále nad 0;
• před instalací musíte znovu zkontrolovat všechny výpočty;
• nádrž o objemu větším než 30 litrů není namontována na stěnách, ale je umístěna na nohách;
• pro řízení tlaku je na výstupu z nádrže instalován manometr a na vstupu zpětný ventil (pokud není čerpadlo);

• zařízení musí být umístěno na místě pohodlném pro údržbu a seřízení;
• Při připevňování nádrže ke stěně musíte na držáku udržovat výšku, která bude vhodná pro přístup k uzavíracím ventilům a vzduchovému prostoru;
• podvodní potrubí a kohoutek by neměly přetěžovat expanzní nádrž svou hmotností, vložka musí být zesílena samostatně;
• do membránové nádrže umístěné na podlaze není možné položit vedení přes podlahu přes průchod;
• Pro kontrolu musí být mezi stěnou a nádobou určitá vzdálenost.

Malokapacitní expanzní nádobu lze zavěsit na zeď, pokud je její nosnost dostatečná. Mnoho lidí doporučuje instalovat nádrž tak, aby potrubí bylo připojeno k nádrži nahoře a vzduchová komora zůstala dole. Vzduch se tak zpod membrány snadněji odstraňuje a voda jej vytlačí. Odborníci na instalaci však doporučují instalaci spojovací trubkou dolů a nic jiného. A u některých modelů je armatura zpočátku umístěna ve spodní části boční stěny a je jednoduše nemožné nainstalovat nádobu jinak. Tento způsob instalace je způsoben tím, že jednoho dne se v membráně objeví trhliny. Při instalaci potrubím dolů proniká vzduch do chladicí kapaliny pomaleji a zařízení déle vydrží. V opačném případě vzduch rychle proudí do komory chladicí kapaliny a nádrž bude vyžadovat naléhavou výměnu.

Poruchy

Za jednu z nejčastějších poruch membránové expanzní nádoby je považováno protržení membrány v důsledku překročení dovoleného tlaku a nerovnoměrného zatížení. Pro lisované membrány se používají odolnější materiály, protože je nelze měnit, takže náhradní membrány se poměrně často lámou. V důsledku prasknutí membrány expanzní nádrž selže, protože voda se dostane na vnitřní povrch a nádrž zreziví, což je nepřijatelné. Proto materiál, ze kterého je membrána vyrobena, velmi ovlivňuje spolehlivost a kvalitu expanzní nádrže. Při výběru správného modelu, instalaci a servisu zařízení musíte být opatrní. V první řadě musí být správně nakonfigurován.

Přehled principu činnosti expanzní nádoby naleznete v následujícím videu.