Jak vypočítat expanzní nádobu pro vytápění?

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.

Nastavení 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!

Autonomní topný systém může efektivně fungovat pouze tehdy, pokud je zařízení správně vybráno a nainstalováno v souladu s SNiP. Expanzní nádrž – základní součást každého schématu vytápění. Kompenzuje tepelnou roztažnost chladicí kapaliny. V článku mistr instalatér vám řekne, jak vypočítat expanzní nádrž pro vytápění.

Jak funguje nádrž

Při zahřívání se objem kapaliny vždy zvětšuje. Pro kompenzaci těchto teplotních výkyvů v topném systému je nutné instalovat expanzní nádoby. Na každých 10 stupňů se hlasitost může zvýšit až o 0,3 %.

Tekutina je nestlačitelná, takže přebytek nemá kam jít. Poteče do expanzní nádrže, dokud úplně nevychladne. Pokud se odstraní přebytečná voda, zbývající prázdný prostor se po ochlazení okruhu naplní vzduchem. Kvůli tomu se tvoří vzduchové zácpy, což může vést k zablokování veškerého vytápění. Tento problém může odstranit expanzní nádrž.

Proč potřebujete expanzní nádrž:

• Přítomnost expanzní nádrže pro vytápění kompenzuje tlakové rázy, když se objem chladicí kapaliny zvyšuje: mírně se zvyšuje. Tlakové vyrovnávací nádrže jsou instalovány v autonomních topných systémech jakéhokoli typu. Pokrývají objem topného okruhu způsobený tepelnou roztažností kapaliny v něm a eliminují přetlak.
• Expanzní nádrže jsou také poskytovány v otevřeném schématu vytápění. V tomto případě dochází k přímé interakci s atmosférickým vzduchem. Expanzní nádoby najdete, když centralizované zásobování teplem (horní únik). V takových případech je nádoba namontována v podkroví a napojuje se na potrubí přivádějící chladicí kapalinu.
• Nádrž brání vodní kladivo v systému, zbavuje ho vzduchových kapes. Vznikají z výškových rozdílů mezi přívodním a vratným topným potrubím a nemožností je vytlačit cirkulujícím chladivem. Nádrž shromažďuje ve svém objemu vzduch uvolněný při spouštění tepelného systému ze všech potrubí a radiátory. K jeho odstranění se používá vzduchový ventil, který se periodicky otevírá a vzduch se vypouští. Když je systém otevřený, vzduch okamžitě uniká do atmosféry.

Typy expanzních nádrží

Při instalaci topného zařízení můžete použít otevřené a uzavřené expanzní nádrže.

Zařízení otevřeného typu jsou určena pro použití v topný systém s přirozenou cirkulací. Nádrž je otevřená nádoba s připojením na dně. Samotný kontejner je umístěn v nejvyšším bodě. Díky tomu je používání nepohodlné. Nádrž musí být instalována v podkroví nebo střeše domu, abyste mohli kontrolovat hladinu kapaliny, musíte neustále stoupat do podkroví.

Otevřené expanzní nádoby musí být zakryty tepelnou izolací. Je vyrobena z ocelového plechu. Na horní straně zařízení by měl být inspekční poklop. Maximální limit hladiny kapaliny bude řízen přepadovým potrubím, které vede ven.

Expanzní nádrže otevřeného typu plní několik funkcí:

• Udržujte hlasitost chladicí kapalina při kolísání teplot;
• Obnovte objem kapaliny v případě úniku;
• Při přetečení systému je přebytečná voda vypouštěna do kanalizačního systému;
• Mezní hydraulický tlak;
• Odstraňte vzduch ze systému.

Nevýhodou zařízení je jejich velká velikost. Jsou náchylné k vnitřní korozi topných zařízení. Kvůli těmto nevýhodám se kontejnery otevřeného typu v topných systémech používají velmi zřídka.

Uzavřené expanzní nádoby jsou nejlepší variantou pro vytápění přírodními a nucený oběh. Díky nástupu takových zařízení bylo možné provozovat topný systém bez kontaktu s atmosférou. Při cirkulaci chladicí kapaliny se nebudou uvolňovat nečistoty, které způsobí korozi.

Použití takového systému prodlužuje životnost potrubí a zařízení. Uzavřený topný okruh může pracovat pod vysoký tlak. V tomto případě nebude potřeba žádné další dobíjení. Uzavřené expanzní nádoby jsou vybaveny v kotelny. Lze je používat po celý rok bez obav z mrazu.

Požadavky při výběru expanzní nádoby

Expanzní nádoba v topném systému je jedním z důležitých prvků, který ovlivňuje kvalitu a bezpečnost práce. Proto při výběru musíte věnovat pozornost některým bodům:

• Doporučuje se vybrat zařízení s pojistný ventil. Je jím vybavena většina moderních tanků. Pokud jej nemáte, je lepší jej zakoupit samostatně. Pokud ventil pracuje často, výpočty objemu jsou nesprávné. Chcete-li situaci napravit, můžete si zakoupit další zařízení, které je instalováno paralelně se starým.
• Nejmenší objem nádoby musí být alespoň 10 % celkového objemu systému.
• Konstrukce musí být pevná, bez mechanického poškození.

Odborníci nedoporučují kupovat velmi levná zařízení. Je lepší dát přednost důvěryhodným výrobcům. Kvalita zařízení musí být zdokumentována. Musí splňovat hygienické požadavky a mít mezinárodní certifikáty. Pouze v tomto případě bude zaručena dlouhá životnost.

Metody výpočtu velikosti nádrže

Metody výpočtu se mohou lišit v závislosti na topném systému. Pro uzavřený typ se doporučuje používat matematické vzorce. Pokud je použit otevřený topný systém, lze objem nádrže vypočítat pomocí jednoduchého algoritmu.

Existuje obecná metoda výběru – objem membránové nádoby se volí rychlostí 10% z celkového vnitřního objemu celého topného komplexu.

Častěji se používají přesné výpočty pomocí vzorců. Pomocí kalkulačky to zvládne každý. Objem expanzní nádrže pro vytápění se vypočítá podle vzorce:

V = (α x ν/1 – Ρ min/ Ρ max)/ k

• V je požadovaná kapacita expanzní nádrže;
• ν – celkový objem, který se skládá z kapacity baterií, objemu kotle, vyhřívané podlahy a všech potrubí, jakož i dalších prvků dodávajících chladicí kapalinu;
• α – stupeň roztažnosti: závisí na maximální možné teplotě chladicí kapaliny, na kterou ji může kotel ohřát (voda o teplotě 95°C má koeficient 4%);
• P min a P max jsou počáteční tlak ve vyrovnávací nádrži a maximální přípustný maximální tlak nastavený nastavením pojistného ventilu;
• k (%) – stupeň naplnění nádrže při maximálním naplnění. Vyjádřeno jako procento z celkového objemu nádrže. Hodnota je tabulková. Ukazuje vztah mezi nejvyšším a nejnižším tlakem.

Před výpočtem expanzní nádrže pro vytápění je třeba vzít v úvahu, že při zahřívání se plnění nádrže vodou zvyšuje o 5%. Pokud chladicí kapalinou není voda, ale nemrznoucí směs, vypočtený objem se zvýší o další polovinu.

Jeho rozměry jsou obvykle totožné s jeho kapacitou. Konstrukčně vypadá nádrž mnohem jednodušeji. V podstatě se jedná o nádrž s otvorem pro přívod vody. Stejným potrubím chladicí kapalina opět vstupuje do systémových potrubí. Nádoba je chráněna proti přetečení dalším přepadovým otvorem. Odvádí přebytečnou kapalinu do kanalizace.

Výpočet expanzní nádrže pro vytápění otevřeného systému ve zjednodušené formě pomocí metody výběru vychází ze skutečnosti, že 10% množství chladicí kapaliny v topném okruhu by mělo zůstat v nádrži. Pokud předpokládáme, že k úplnému naplnění systému je potřeba 100 litrů kapaliny, bude plnění nádrže rozděleno následovně:

• V nádobce zakrývající otvor pro cirkulaci chladicí kapaliny by měla být vždy kapalina, aby se do okruhu nedostal vzduch z atmosféry a nevytvářely se vzduchové kapsy. Pro tyto účely stačí 2 litry.
• Tepelná roztažnost vody činí 5 litrů.
• V případě odpařování kapaliny, netěsností nebo jiných nepředvídaných okolností – další 3 litry. V případě silného odpařování je nutné chladicí kapalinu doplnit přidáním do nádrže alespoň jednou za měsíc. To činí asi 2 % jeho celkového objemu.

Výpočet objemu chladicí kapaliny

Postup výpočtu objemu chladicí kapaliny je založen na třech metodách.

Matematický výpočet se provede sečtením všech prvků. K tomu budete potřebovat:

• Kapacita kotle, která je uvedena v pasportu.
• Objem vody, který se vypočítá v závislosti na počtu sekcí v radiátoru. Veškeré údaje o objemu jednoho úseku jsou uvedeny v dokumentaci s technickými charakteristikami.
• Množství vody v potrubí se vypočítá měřením všech délek.

Všechny prvky se sčítají a výsledkem je celkový objem chladicí kapaliny.

Když je systém plný

Mezi nejpřesnější metody výpočtu patří plnění systému chladicí kapalinou. Pro regulaci objemu se používá vodoměr. Pokud tam není, můžete vodu vypustit do kbelíků a vypočítat tak výsledný objem.

Na 1 kW tepelného výkonu kotle odeberte 15 litrů z celkového objemu soustavy. V závislosti na typech topných zařízení bude mít zobecněná metoda rafinovanou modifikaci. Pokud se používají radiátory, množství vody by mělo být nejméně 11 litrů, v konvektorech – nejméně 7 litrů. Pro podlahové topení objem by měl být 18 litrů.

V technickém listu zařízení výrobce udává objem výměníku. Množství vody v potrubí si můžete spočítat sami. K tomu je třeba vypočítat jejich délku a vnitřní objem. Všechny indikátory, včetně kotle, potrubí a spotřebičů, musí být sečteny. Získaným výsledkem bude celkový objem topného komplexu.

Důsledky nesprávných výpočtů

Pokud je objem expanzní nádoby vypočítán správně, tlak během provozu bude vždy stabilní. Veškerá přebytečná voda, která se vytvoří během procesu expanze, bude shromažďována ve speciální nádrži.

Pokud jsou výpočty provedeny nesprávně, budou v systému pozorovány konstantní poklesy tlaku. Pokud v uzavřeném topném systému nebude nikam odváděna přebytečná teplá voda, dojde k nehodě. Potrubí může prasknout a spoje se mohou uvolnit.

Pokles tlaku v systému může vyvolat:

• Zastavení celého topného systému;
• Zamrzání, pokud se kotel během zimy zastaví.

Pokud objem nádrže nestačí, je potřeba okruh doplnit vodou. Nejčastěji se s touto situací potýkají majitelé kotle s vestavěným zásobníkem.

Doporučuje se zakoupit expanzní nádrž s rezervním objemem. Pokud nebude zásoba zahrnuta do kalkulace, negativně to ovlivní chod celého systému.

Aby byla celá plocha domu plně vytápěna, je nutné správně vypočítat všechny parametry zařízení. Chyby ve výběru mohou vést k úplnému selhání topného systému.

V příběhu – Výběr expanzní nádoby pro systémy vytápění a zásobování vodou

V příběhu – Návrh membránové expanzní nádrže

V příběhu – Proč druhá expanzní nádoba v topení