Membránová expanzní nádoba pro vytápění – funkce hydraulického akumulátoru v topném systému

Pochopení hlavních funkcí, které provádí, vám pomůže vybrat expanzní nádrž.

Hlavním úkolem expanzní nádrže (jak se také nazývá z anglického „expanze“ – expandovat) je absorbovat přebytečný objem chladicí kapaliny, který vzniká v důsledku tepelné roztažnosti.

Jak moc se zvětší objem vody jako hlavního chladiva při zahřátí?

Při ohřevu vody z 10 o C na 80 o C se její objem zvětší přibližně o 4 %. Nesmíme také zapomenout, že uzavřená expanzní nádrž se skládá ze dvou částí, z nichž jedna přijímá přebytek expandující chladicí kapaliny a druhá je čerpána plynem nebo vzduchem pod tlakem.

S ohledem na konstrukci expanzní nádrže se doporučuje zvolit její objem jako 10 – 12% objemu veškeré vody v topném systému domu:

• v potrubí;
• v topných zařízeních;
• ve výměníku tepla kotle;
• malý počáteční objem vody, který s počáteční teplotou pod tlakem vstupuje do vlastní nádrže (statický tlak v systému je obvykle vyšší než tlak vzduchu v expanzní komoře).

Jak vypočítat objem vody v systému?

Použijte malý program, který vám pomůže vypočítat objem vody v potrubí. (stáhnout)

Údaje o objemu vody v topných zařízeních a v kotli lze převzít z datových listů konkrétního výrobce těchto výrobků.

Konfigurujeme nádrž pro práci v topném systému.

Pro nastavení expanzního stroje využijeme doporučení známého německého výrobce podobného zařízení Reflex.

Podrobné pokyny si můžete stáhnout kliknutím pravým tlačítkem myši na odkaz: „Návod k instalaci a údržbě membránových expanzních nádrží Reflex“.

Zde uvedeme základní principy pro nastavení nádrže.

Při nastavování nádrže se potýkáme s různými typy tlaků, které je třeba vzájemně koordinovat:

• P_umění. – statický tlak systému (rovný výšce vodního sloupce, určenou naopak výškou topného systému od místa připojení nádrže k vrcholu posledního nejvyššího prvku);
• P – tlak vzduchu ve vzduchové komoře nádrže;
• P_prosit – počáteční plnicí tlak;
• P_{prodloužený} – tlak vytvořený v systému v důsledku rozpínání objemu vody;
• P_kon – tlak, který vzniká v důsledku dodatečného doplňování při uvedení topného systému do režimu horní provozní teploty. (Pokud je v systému zahrnut expanzní tlak);
• P_cl – tlak pojistného ventilu (pro soukromé domy 3 bar);
• P_макс – maximální provozní tlak, na který je navržen nejcitlivější prvek systému (obvykle výměník tepla kotle).

Co udělat před nastavením nádrže

Všechny uvedené tlaky musí být vyjádřeny v barech (1 bar = 10 m). Vezměme si jako základ dvoupatrový dům s výškou topného systému 4 m.

Nádrž musí být odpojena od topného systému nebo uzavřena kohoutkem. Tlak ve vodní komoře musí být uvolněn. Při čerpání vzduchu by tlak v systému neměl mít vliv, jinak nebude možné nádrž upravit.

Stejný nutně je nutné provést, když před začátkem topné sezóny zkontrolujete tlak v nádrži, nebo když máte podezření, že nádrž přestala fungovat – vytekla gumová žárovka.

Vlevo nabízíme schéma připojení nádrže k topnému systému.

Je rozdíl, jak nádrž nainstalovat: s vodním potrubím nahoře nebo dole? Z hlediska jeho provozu a dynamiky tlakových změn v otopné soustavě není rozdíl. Ale z hlediska jejího fungování: v případě poruchy membrány (když je netěsná) je rozdíl.

Pokud je nádrž připojena k topnému systému vodním potrubím směrem nahoru, pak pokud membrána selže, nádrž nebude schopna přenášet vodu do systému, ačkoli bude naplněna vodou.

A pokud to připojíte opačně (vodovodní trubkou dolů), tak i když je vadná, expanzní nádoba bude stále schopna uvolnit chladicí kapalinu.

Úprava nádrže.

Začněme s P_umění. = 4/10 = 0,4 bar;

Další musíme vytvořit tlak P (pumpujte vzduch do příslušné komory expanzní nádoby).

Jaký je tlak P je potřeba to napumpovat? Použijme vzorec z Reflexu:

Podle doporučení Reflexu P > nebo = 1 bar.

Protože výška našeho domu je malá a částka P_umění. a P méně než 1 bar, vezměte hodnotu P = 1 bar.

Nádrž nainstalujeme do systému nebo otevřeme uzavírací ventil.

pak otevřete doplňovací ventil a vytvořte počáteční tlak v systému P_prosit.

do jaké míry? K tomu nám pomohou následující doporučení:

P_prosit > nebo = P + 0,3 bar nebo P_prosit = 1 + 0,3 = 1,3 bar.

Nyní zapněte kotel, zahřejte systém na požadovanou teplotu, předpokládejte 80 o C a odstraňte vzduch ze systému, na manometru sledujte, jak se vytváří nový tlak – expanzní tlak P_{prodloužený}, která dosáhne určité hodnoty.

A konečně, znovu zapněte make-up a nastavte tlak v systému na P_kon, což by mělo být podle vzorce:

To je vše, expanzní nádrž je připravena k použití!

Několik důležitých bodů:

• Podavač není vždy nutné otevírat podruhé. Musíte se orientovat pomocí tlakoměru. Pokud máte ve svém systému pojistný ventil 3 bar a manometr již ukazuje, že tlak ve vyhřívaném systému je 2,5 baru, není nutné doplňování otevírat podruhé.
• Při dobíjení vytápěného systému je nutné pamatovat na nebezpečí vytvoření tepelného šoku pro kotel. Když stěny kotle zahřátého na vysokou teplotu přijímají studenou vodu, dochází k vnitřnímu pnutí v samotném kovu, což v případě litinového kotle může vést k prasklinám, a tím k poškození kotle. Teplou vodu je nutné doplňovat při ochlazení systému na 40 o C nebo při instalaci doplňování ve značné vzdálenosti od samotného kotle.
• Při zvyšování tlaku v systému, a to i na malou úroveň, musíte vzít v úvahu prvky topného systému, které jste nainstalovali. Provozní tlak systému by v žádném případě neměl překročit maximální přípustnou hodnotu pro nejcitlivější prvek (viz datové listy výrobce).
• Pokud zkontrolujeme tovární nastavení expanzních nádrží a porovnáme je se zde uvedenými doporučeními, zjistíme, že toto nastavení je zcela přijatelné pro většinu topných systémů v soukromých domech.

„K čemu jsou potom všechny ty výpočty?“ „Proč věci komplikovat?“
odpovídáme. Výpočty jsou potřebné k pochopení mechanismu nastavení expanzní nádrže v následujících případech:

• když tlak ve vzduchové komoře klesl nebo úplně chybí;
• když je rozhodnuto o výměně membrány nádrže;
• když potřebujete nakonfigurovat expanzní nádrž pro nestandardní objekt.

Dodejme také, že existuje něco jako efektivní využitelný objem expanzní nádoby – množství vody, které může nádrž absorbovat a poté se vrátit do systému. Optimálnosti tohoto ukazatele lze dosáhnout pouze správnou konfigurací nádrže.

Co tento ukazatel ovlivňuje?

Zjednodušeně řečeno: přímo na něm závisí objem vody v expanzní nádrži („rezerva“ nádrže) a následně objem vody, který může vrátit zpět do systému.

Kdy je to potřeba?

V důsledku malých netěsností (kapka po kapce) nebo odpařování je v systému méně vody. A dokud má nádrž zásobu vody, dodává ji do systému, tlak neklesá. Jakmile však tato zásoba dojde, proces ztráty chladicí kapaliny pokračuje. To vede ke snížení tlaku a aktivaci automatiky kotle. Systém se zastaví nebo jednoduše nemůže fungovat, protože objem vody v něm je nedostatečný.

Souhlasíte s tím, že je rozdíl v tom, zda vaše nádrž, pokud je špatně nakonfigurována, pojme 100 g vody nebo zda dokáže kompenzovat ztráty v litrech, a tím usnadňuje fungování topného systému, dokud není odstraněn únik a systém je znovu napájen .

To platí zejména pro venkovské domy, kde majitelé nebydlí pravidelně, a pak hrozí předčasné odstavení topného systému a jeho odmrazování.

Stejná schopnost nádrže kompenzovat objem chladicí kapaliny je prostě nezbytná při automatickém nebo ručním snižování teploty kotle. Chladivo se zahřeje na nižší teplotu, zmenší se i jeho objem. A právě zde přichází na pomoc expanzomat.

Správně vyberte a nakonfigurujte expanzní nádrž! Přejeme hodně štěstí!

Membránová expanzní nádoba neboli hydraulický akumulátor je povinným článkem v řetězci uzavřených topných systémů, plnící funkci stabilizátoru tlaku uvnitř okruhu.

Principy práce

Chladicí kapalina cirkulující v systému, ať už je to voda nebo nemrznoucí kapalina, vlivem vysoké teploty (cca 90 °C) ztrácí na hustotě, ale v důsledku expanze nabývá na objemu, což vede ke zvýšení tlaku v celém systému a uvolnění pojistného ventilu.
Expanzní nádrž má pohyblivou elastickou přepážku – membránu, která jí umožňuje na jedné straně absorbovat přebytečnou chladicí kapalinu při zahřátí a na druhé straně je nasáván vzduch, který funguje jako druh pružiny, která udržuje optimální tlak, když se voda nebo nemrznoucí směs ochladí . Bez ohledu na rozdíl v objemech chladicí kapaliny v systému tedy zůstane tlak stabilní pro nepřerušovaný provoz topení.

Konstrukce membránové expanzní nádrže:

• Kovové tělo s dutinami pro vzduch a chladicí kapalinu.
• Membrána je pohyblivá pryžová membrána.
• Vzduchový ventil.
• Potrubí pro připojení k hlavní síti.

Membránové nádoby mohou být dvou typů:

Membránové nádrže jsou obvykle malého objemu (130–150 l) a mají nevyměnitelnou membránu. Válcové nádrže jsou univerzálnější, protože mají membránový oddíl, do kterého je voda čerpána bez kontaktu s kovovým tělem, a také vyměnitelnou membránu, která je namontována na šroubované přírubě. Jsou spolehlivější a instalují se na systémy s objemem přesahujícím 150 litrů.

Instalace a připojení expanzní nádoby

Expanzní nádoba je připojena k potrubí na straně čerpadla pro cirkulaci. Dále jsou instalovány uzavírací ventily a vypouštěcí ventil. Jsou potřebné k vypuštění vody a odpojení od systému. Doporučuje se, aby byl uzavírací ventil chráněn proti náhodnému uzavření. Potřebujete také přívodní kohoutek. Bylo by užitečné nainstalovat manometr a ruční nastavení tlaku.

Oběhové čerpadlo se instaluje pouze v uzavřených topných systémech, kde je nutné mechanicky pohybovat chladicí kapalinou. V takových systémech jsou samozřejmě instalovány uzavřené kontejnery. Celý systém je utěsněn, což umožňuje použití nemrznoucí směsi bez možnosti odpařování.

Vlastní nádrž musí být instalována v místnosti, kde teplota vzduchu neklesne pod 0 °C. Instalace by měla být provedena s ohledem na bezproblémový přístup k připojovacím armaturám a vzduchovému ventilu, měla by být možná výměna membránové příruby.

Nádrž je většinou namontována svisle vzduchovým ventilem nahoru a potrubím pro připojení k hlavnímu potrubí dolů. Malé nádrže se připevňují ke stěně pomocí držáků, které obvykle nejsou součástí sady a je nutné je dokoupit. Prostornější jsou umístěny na podlaze na kovových nožičkách.

Potrubí spojující systém s nádrží se musí rovnat průměru potrubí. V opačném případě se na vstupu a výstupu chladicí kapaliny vytvoří zbytečné tlakové ztráty, které negativně ovlivní celý topný systém jako celek. Nádrž musí být instalována po propláchnutí celého systému.

• místo instalace je zvoleno nesprávně, přístup pro údržbu je obtížný;
• objem expanzní nádrže je nesprávně určen;
• Byla použita nesprávná sada uzavíracích ventilů nebo těsnění.

Jaká velikost membránové expanzní nádoby je potřeba pro vytápění?

Při výpočtu potřebného objemu se obvykle bere 10 % objemu celého systému. Pokud je systém 150 l, pak bude nádrž 15 l. Tato metoda je velmi jednoduchá a primitivní, lze ji použít pouze k přiblížení velikosti nádoby. Existuje mnoho faktorů, které je třeba vzít v úvahu pro optimální výkon systému. Pokud v této oblasti nemáte specifické dovednosti, neměli byste se věnovat amatérským činnostem, ale je lepší se obrátit na specialisty. Koneckonců to může vést k pravidelným poklesům tlaku nebo rychle učinit některé komponenty nepoužitelnými.

Například některé plynové kotle již mají ve své konfiguraci expanzní nádrže, ale někdy nestačí instalace přídavných nádrží, aniž by byla zohledněna vestavěná;

Příprava k provozu

Před spuštěním topného systému a před naplněním nádrže vodou nebo nemrznoucí kapalinou je vzduch čerpán do expanzní nádrže vzduchovým ventilem. K tomu můžete použít automatický kompresor. Je to pohodlné, protože má manometr. Většina výrobních nádrží je již naplněna pracovním médiem ve formě dusíku nebo vzduchu, přesto se vyplatí porovnat stávající tlak s tím, co je uvedeno v technické dokumentaci.

V soukromých domech nebo bytech jsou instalovány expanzní nádoby s plynovým oddílem naplněným již z výroby s tlakem 1,5 baru. Tento tlak je dostačující a není potřeba žádné další čerpání. Výrobci také uvádějí v návodu ke kotli požadovaný počáteční tlak pro doplnění chladicí kapaliny, bez kterého se kotel ani nezapne.

Při startování je potřeba zahřát systém alespoň na 70 °C. Chladicí kapalina se začne roztahovat a uvolňovat vzduch, který je třeba odstranit. A poté zaznamenejte tlak při expanzi přístrojem. To pomůže určit konečný tlak pro pojistný ventil při aktuálních 70 °C.

Nejčastější problém v provozu systému

Změny tlaku jsou častým problémem. Je důležité vědět, na co si v takových případech dát pozor a jaká opatření přijmout.

1. Zkontrolujte statický tlak. Vypneme oběhová čerpadla, pokud se nic nezměnilo, problém je v nich.
2. Pokud tlak neustále klesá, pak s největší pravděpodobností dochází k úniku chladicí kapaliny. Oblast úniku je nutné identifikovat postupným odpojováním každého z nich.

1. Možná jsou někde zavřené kohoutky nebo ventily.
2. Porucha oběhového čerpadla.
3. Množství chladicí kapaliny překračuje normu. Možná pomůže restart automatizace.
4. Systémové filtry jsou znečištěné.
5. Vytvořil se vzdušný zámek.
6. Průměry potrubí ve spojení s kotlem jsou příliš úzké.
7. Termostat blokuje přívod chladicí kapaliny. Zařízení je třeba překonfigurovat.

Důležitá je také kvalita materiálů, ze kterých jsou díly nádrže vyrobeny. Jeden z klíčových prvků – membrána má tendenci se opotřebovávat. Kvalita pryže má vliv na její schopnost přesněji a plynuleji reagovat na změny tlaku. V balónových nádržích to není problém, protože membránu lze vyměnit a tělo nepřijde do kontaktu s vodou nebo nemrznoucí kapalinou, což eliminuje negativní dopad na stěny nádrže.