Všetko o expanznej nádrži na vykurovanie: prečo je to potrebné, ako to funguje a ako ju zvoliť?

Fyzikálne vlastnosti chladiva prakticky nedovoľujú stlačeniu tejto tekutiny. Pokus o mierne zníženie objemu ihneď vedie k prudkému nárastu tlaku. Voda zohriata v rozmedzí od 20 do 90 ° C sa rozširuje. Tieto dve vlastnosti vysvetľujú potrebu alokácie priestoru v systéme na „dýchanie“ chladiacej kvapaliny. Expanzná nádrž na vykurovanie musí zabezpečovať bezpečnú a spoľahlivú prevádzku všetkých komponentov inžinierskeho systému. Trvanie jeho činnosti priamo závisí od toho, či bol tento prvok správne vybratý a nainštalovaný.

Druhy expanzných nádrží a ich porovnanie

Do vykurovacieho systému môžu byť nainštalované rôzne typy expanzných nádrží.

Otvorené expanzné nádrže

Otvorená expanzná nádrž je otvorená nádrž, do ktorej môžete vždy pridať chladivo. Nevyžaduje uzatváracie ventily, gumovú membránu ani kryt. Zvyčajne sa vedro cez ňu „pridáva“ do systémovej kvapaliny, hoci vodovodný kohútik sa môže vždy odstrániť z prívodu vody.

Prevádzková schéma otvorenej expanznej nádrže: 1 - telo nádrže; 2 - hladina chladiacej kvapaliny; 3 - studená rúra; 4 - zvodovka; 5 - poistný ventil; 6 - uzatvárací ventil; 7 - najvyšší bod stúpačky potrubia vykurovacieho systému

Pred niekoľkými desiatkami rokov sa často používali otvorené štruktúry, ktoré kompenzovali zmenu objemu chladiva počas prirodzeného obehu. Neustále sledovanie hladiny kvapaliny a jej „doplňovanie“, problémy s inštaláciou v najvyššom bode, nízkotlakový a korózia kovov - to všetko viedlo k tomu, že sa dostali do popredia uzavreté systémy a nádrže.

Uzavreté expanzné nádrže

Tam, kde chladivo cirkuluje čerpadlo, inštalujú uzavreté nádrže, ktoré sa bežne nazývajú „membrány“. Vždy je natretá červenou farbou a je konštrukčne uzavretou nádobou, vo vnútri ktorej je nainštalovaná membrána vyrobená z technickej gumy. Ale v modrých nádržiach určených na zabezpečenie zásobovania horúcou vodou sa používa menej odolný potravinársky kaučuk.

Zariadenie expanznej nádrže je nasledujúce: membrána vo forme valca alebo membrány delí nádrž na dve časti. Inertný plyn alebo vzduch sa čerpá do horného a druhý sa odvádza pre nadmerné chladivo.

Pri stúpajúcej teplote vstupuje nadbytočné rozpínavé chladivo do nádrže. Objem vzduchovej komory sa zmenšuje a tlak v komore so vzduchom sa zvyšuje, čo práve kompenzuje vysoký tlak v systéme. Pri poklese teploty chladiacej kvapaliny sa pozoruje reverzný proces.

Pri nízkej teplote chladiacej kvapaliny je nádrž prázdna a membrána zaberá maximálny možný objem. Po zahriatí tekutina začne vyplňovať dutinu medzi membránou a nádobou. Po ochladení je chladivo stlačené a vzduch ho „tlačí“ späť do systému

Uzatvorená expanzná nádrž vykurovacieho systému môže byť vybavená prírubou (vymeniteľnou) alebo nevymeniteľnou membránou. Jedinou, ale významnou výhodou druhého typu sú jeho nízke náklady. Membrána je pevne pripevnená okolo obvodu nádrže. V počiatočnej polohe je pritlačený na vnútorný povrch, rovnako ako plyn naplnil celý objem. Ak chladiaca kvapalina vnikne do expanznej nádrže, tlak sa zvýši.

Pri spustení systému hrozí nebezpečenstvo prasknutia membrány, pretože tlak prudko stúpa. V budúcnosti sa údaje na tlakomere plynulo menia a nepredstavujú ohrozenie jeho integrity.

Aby sa zabránilo poškodeniu membrány, vo veľkoobjemových vykurovacích systémoch sa tlak sleduje pomocou manometra. Po dosiahnutí maximálnej povolenej hodnoty sa aktivuje poistný ventil. Zvyčajne sa pohybuje od troch a pol do štyroch barov pre súkromné ​​domy.

Expanzná nádrž s prírubou má niekoľko výhod:

• maximálny tlak je omnoho väčší ako tlak v nádrži s nevymeniteľnou membránou;
• schopnosť vymeniť membránu cez prírubu v prípade poškodenia alebo prasknutia;
• vertikálne a horizontálne prevedenie výrobkov. To poskytuje viac možností ubytovania v malej kotolni.

Čo je lepšie - otvorené alebo zatvorené?

Ak porovnáme prevádzkové a spotrebiteľské vlastnosti otvorených a uzavretých typov, ich výhodou sú nasledujúce skutočnosti:

• uzavretá nádrž nie je prepravovaná, preto je možné ušetriť na potrubiach;
• membránové nádrže majú menšie celkové rozmery;
• chladivo z uzavretej nádrže sa nebude presne odparovať;
• minimálne tepelné straty na rozdiel od otvorenej nádrže vyžadujúcej dodatočnú izoláciu;
• ochrana potrubí a komponentov systému pred koróziou, ktorá je zabezpečená nedostatkom vzduchu;
• uzavretý vykurovací systém môže pracovať pri vysokom tlaku, zatiaľ čo otvorené vykurovanie iba pri nízkej teplote;
• prevádzkové náklady membrány nižšie ako náklady na otvorenú nádrž.

Ale všeobecne - samozrejme, vyberiete si.

Pred zakúpením expanznej nádrže na vykurovanie musíte vykonať príslušné výpočty a navrhnúť systém. Prečítajte si o tom viac v našom materiáli:https://aquatech.tomathouse.com/sk/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

.

Nádrž umiestnite do vykurovacieho systému

Expanzná nádrž vykurovacieho systému slúži na kompenzáciu zvýšenia objemu chladiva v dôsledku jeho tepelnej rozťažnosti.

Ak nútený obeh, potom sa tlak v mieste pripojenia jednotky rovná statickému tlaku v tomto bode pri danej teplote (pravidlo platí iba v prípade, ak existuje jedna membrána). Ak predpokladáme, že sa to zmení, ukázalo sa, že v uzavretom systéme sa z ničoho nič objavilo určité množstvo tekutiny. To je v rozpore so zdravým rozumom.

Otvorený vykurovací systém je nádoba, ktorá má komplexný tvar so špecifickými tokmi prúdenia. Všetky uzly musia zabezpečiť rýchly vzostup horúceho nosiča tepla do horného bodu a jeho následný gravitačný odtok cez radiátory do kotla. Okrem toho by konštrukcia systému nemala brániť pohybu vzduchových bublín hore.

V tomto prípade je expanzná nádrž vždy umiestnená v najvyššom bode jednovrstvového systému, spravidla v hornej časti pomocného rozdeľovača.

Výpočet objemu vyhrievania expanznej nádrže

Objem expanznej nádrže sa dá určiť niekoľkými spôsobmi. Po prvé, ich služby ponúkajú početné dizajnérske kancelárie a jednotliví špecialisti.Používajú na výpočty špeciálny softvér, ktorý umožňuje zohľadniť všetky faktory ovplyvňujúce stabilnú prevádzku vykurovacieho systému. To je, samozrejme, úžasné, ale drahé.

Po druhé, je možné nezávisle vypočítať expanznú nádrž podľa vzorcov. Tu musíte byť obzvlášť opatrní, pretože najmenšia chyba môže významne skresliť konečné hodnoty. Zohľadňuje sa všetko: objem vykurovacieho systému, typ chladiva a jeho fyzikálne vlastnosti, tlak.

Po tretie, na vykonávanie výpočtov môžete použiť online kalkulačky. Je pravda, že v tomto prípade je lepšie skontrolovať výsledky viacerých zdrojov, aby sa vylúčila možnosť nesprávneho fungovania stránky.

Po štvrté, môžete odhadnúť podľa oka - merná kapacita vykurovacieho systému sa rovná 15 l / kW. Toto sú indikatívne čísla. Táto metóda je vhodná iba vo fáze štúdie uskutočniteľnosti. Bezprostredne pred nákupom sa musia vykonať presnejšie výpočty.

Metóda č. 1 - výpočet pomocou vzorcov

Základný vzorec pre výpočet je nasledujúci:

kde C je celkový objem chladiva vo vykurovacom systéme, l;
Pa min - nastavenie (počiatočného) absolútneho tlaku v expanznej nádrži, bar;
Pa max - maximálny (limitný) absolútny tlak, ktorý je možný v expanznej nádrži, bar.

Pri výpočte celkového objemu vykurovacieho systému sa berú do úvahy všetky potrubia a radiátory, podlahové kúrenie a bojler, ako aj ďalšie prvky. Približné hodnoty sú uvedené v tabuľke:

Poznámka:
* bez ohľadu na objem nahromadených tekutín;
** priemerná hodnota.

V tabuľke sú uvedené hodnoty koeficientu βt - ukazovateľ tepelnej rozťažnosti chladiva, ktoré zodpovedajú maximálnemu teplotnému rozdielu v pracovnom a nepracovnom systéme.

Teraz vypočítame Pa min a Pa max podľa vzorcov:

Prvý vzorec vypočíta absolútny nastavovací tlak (h2 je nahradený znamienkom mínus, keď je nádrž umiestnená pod bodom vloženia). Druhý vzorec určuje absolútny maximálny možný tlak v expanznej nádrži.

Metóda # 2 - online kalkulačka na výpočet

Na výpočet objemu expanznej nádrže môžete použiť online kalkulačku. Je ich veľa.

* - je lepšie zistiť najpresnejšiu hodnotu. Ak nie sú k dispozícii žiadne údaje, potom 1 kW výkonu sa rovná 15 l;
** - musí sa rovnať statickému tlaku vykurovacieho systému (0,5 bar = 5 m);
*** - je to tlak, pri ktorom je aktivovaný poistný ventil.

Táto technika je značne zjednodušená a je vhodná iba na výpočet jednotlivých vykurovacích systémov. Krok za krokom analyzujeme schému pomocou konkrétneho príkladu:

1. určujeme typ chladiva: v tomto prípade je to voda. Koeficient jeho tepelnej rozťažnosti je 0,034 pri teplote 85 ° C;
2. vypočítame objem chladiva v systéme. Napríklad v prípade kotla s výkonom 40 kW bude objem vody 600 litrov (15 litrov na 1 kW výkonu). Je možné, a to bude presnejšia hodnota, zhrnúť objem chladiva v kotli, potrubiach a radiátoroch (ak sú takéto údaje k dispozícii);
3. maximálny povolený tlak v systéme je nastavený na prahovú hodnotu, pri ktorej je aktivovaný bezpečnostný ventil;
4. plniaci tlak (počiatočný) expanznej nádrže môže byť väčší alebo sa rovnať (ale v žiadnom prípade nesmie byť nižší ako) hydrostatický tlak vykurovacieho systému v bode zavedenia membrány;
5. expanzný objem (V) sa vypočíta podľa vzorca V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. zaokrúhlite odhadovaný objem nahor (to nijakým spôsobom neovplyvní systém).

Expanzná nádrž je vybraná tak, aby kompenzovala vypočítaný objem (pozri tabuľku):

Faktor plnenia chladiacej kvapaliny expanznej nádrže sa určuje podľa tabuľky na základe kombinácie hodnôt maximálneho a počiatočného tlaku. Potom sa vypočítaný objem vynásobí koeficientom a výsledná hodnota je odporúčaný objem membrány

Pri inštalácii uzavretého vykurovacieho systému je možné použiť membránové expanzné nádrže. Prečítajte si o tom v našom ďalšom článku:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Posledných niekoľko tipov

Dôležitým kritériom pre výber expanznej nádrže je nastavenie poistného ventilu (poistného ventilu), ktorý je povinným prvkom pre expanznú jednotku (SP 41-101-95 „Návrh vykurovacích miest“). Prahová hodnota, po ktorej sa aktivuje ochrana, je o 10% vyššia ako prijateľná hodnota pre „najslabší článok“ systému (takéto nastavenia berú do úvahy rozdiel vo výške membrány a ventilu).

Aby ste mohli regulovať maximálny povolený tlak v systéme, uprednostňujte ventily s možnosťou nastavenia. Povinnou požiadavkou pre všetky takéto ochranné zariadenia je prítomnosť detonačného zariadenia (vynútené otvorenie). Umožňuje vám pravidelne kontrolovať funkčnosť ventilu a zabrániť prilepeniu ventilu.

Pri výbere expanznej nádrže sa berie do úvahy kvalita, odolnosť proti difúzii a prevádzkové vlastnosti membrány (membrány), rozsah prevádzkových teplôt a životnosť. Uistite sa, že prahové hodnoty tlaku v kotli a nádrži sa zhodujú, a tiež skontrolujte, či membrána spĺňa bezpečnostné a kvalitatívne požiadavky pre tieto jednotky.