Expanzní nádoba topného systému: návrh, výpočet a výběr nejlepší varianty

Správně zvolená a správně nainstalovaná expanzní nádoba topného systému zabrání jeho selhání a udrží tlak na požadované úrovni.Je potřeba jako rezerva pro rozpínání vody při ohřevu. V závislosti na typu systému může být vestavěný expandér otevřený nebo uzavřený.

Řekneme vám, jak vybrat rezervní kapacitu v závislosti na vytvářeném schématu vytápění. Článek, který jsme představili, popisuje konstrukční vlastnosti a specifika instalace expandérů. Jsou uvedena doporučení, která při dodržení zajistí ideální provoz jakéhokoli typu topného okruhu.

Expanzní nádoby otevřeného typu

Konstrukčním znakem expandérů otevřeného typu je kontakt chladicí kapaliny s atmosférou. Cirkulace v systémech s expandérem tohoto typu je konvekční. Při zahřívání se objem kapaliny zvětšuje, její přebytek je absorbován zásobníkem nádoby.

Při poklesu teploty se kapalina vrací zpět gravitací, pod vlivem gravitace.

Vzhledem k nulovému tlaku v nádrži zařízení nevyžaduje silnou kovovou konstrukci, proto:

• při výrobě pouzdra je použit jakýkoli kov;
• lze použít hotovou nádobu z tepelně odolného plastu;
• Tvar nádrže není důležitý.

Ve venkovských domech lze takové zařízení sestavit z dostupných materiálů. Jako nádobu můžete použít plastový kanystr nebo sud vybavený vstupní trubkou a výstupem pro přepad.

Expandéry otevřeného typu mohou být vyrobeny ve formě obdélníkové nádrže s nepropustným víkem na horní rovině

Zvenku je to obyčejná kovová nádrž, jejíž horní rovina je vybavena otvorem pro servis a doplňování kapaliny. Nepropustné víko poskytuje ochranu proti ucpání. Upevňovací jednotky jsou umístěny ve spodní části nebo na boční rovině.

Otevřené topné systémy se používají v nízkopodlažních budovách, kde je objem chladicí kapaliny a délka topných komunikací relativně malé.

Požadavky na instalaci jsou jednoduché:

• expandér je umístěn v maximální výšce na přívodním potrubí;
• přívod je připojen k nádrži potrubím;
• Pro vypuštění přebytečné kapaliny je nad vypočítanou hladinu vložen přepad.

Pro zajištění cirkulace gravitací se pro instalaci doporučuje použít potrubí se zvýšeným průřezem.

Otevřená konstrukce je umístěna v horním bodě, odkud kapalina odtéká gravitací

Obvykle se snaží instalovat nádrž do vytápěné místnosti vybavené izolovaným podkrovím, a pokud to není možné, bude nutné nádrž izolovat. Přítomnost izolace zabrání zamrznutí kapaliny a ztrátě funkčnosti systému.

Uzavřené expanzní nádoby

Konstrukční specifikum uzavřených modifikací nádrže je úplná těsnost, která umožňuje udržovat tlak nezbytný pro cirkulaci v jakémkoli místě systému.

Nádrž uvnitř je rozdělena membránou na vzduchovou a kapalnou část. Každý z oddílů je zcela utěsněn - směs obsahující dusík ze vzduchového prostoru se nikdy nesmísí s chladicí kapalinou plnící oddíl kapaliny.

Princip činnosti uzavřená expanzní nádrž spočívá v tom, že ohřátá kapalina ze systému je vytlačena do kapalinové části nádrže a začne svou stranou vyvíjet tlak na utěsněnou membránu. Přepážka se deformuje a působí na vzduchovou část a stlačuje ji.

V důsledku toho se objem vzduchové komory nádrže zmenšuje a plyn v ní je stlačen. Tato situace přispívá ke zvýšení tlaku v systému. Jakmile se tlak normalizuje, chladicí kapalina je vytlačena zpět z kapalinového prostoru.

Pokud tlak rychle vzroste, po dosažení kritického objemu kapaliny v nádrži se aktivuje pojistný ventil. V důsledku toho bude přebytečná chladicí kapalina odstraněna z nádrže.

Uzavřená konstrukce je zcela utěsněna, v její spodní části je příruba s přívodním potrubím, v horní části je vsuvka pro plnění plynem

V závislosti na tvaru jsou všechny uzavřené expandéry pro instalaci do topného systému rozděleny do následujících typů:

1. Ve tvaru koule - druh membránové struktury s elastickou přepážkou.Když tekutina vstoupí, natáhne se a absorbuje veškerý přebytečný objem. Samotná nádrž vypadá jako kulovitá kapsle.
2. Ovál - jiný typ membránových hydraulických kompenzátorů. Expanzní válec je tradičně rozdělen pružnou membránou na plynovou a kapalinovou komoru, ale konfigurace těla má poněkud protáhlý vertikální tvar.

Zvenčí jsou oválné dilatátory válcové, natřené červeně. Na jedné straně je vsuvka pro vytvoření tlaku v plynové komoře, na druhé straně je potrubí, kterým je provedeno připojení k systému.

Na tělo jsou přivařeny upevňovací jednotky, které zajišťují sklopnou instalaci zařízení a jsou schopny odolat jeho provozní hmotnosti. Kulovitá úprava nádrže se od oválné liší pouze tvarem.

Podle typů se uzavřené membránové expandéry dělí na membránové a balónkové modifikace

V uzavřených systémech nebude gravitační cirkulace schopna zajistit požadovanou úroveň tlaku. Proto návrh zahrnuje oběhové čerpadlo.

Samotný expandér lze nainstalovat na libovolné místo v systému, ale při provádění instalačních prací je vhodné vzít v úvahu následující doporučení:

• nejlepším místem pro instalaci je zpětné potrubí do místa vložení čerpadla;
• Chladicí kapalinu je lepší přivádět shora, což sníží pronikání vzduchu a zachová funkčnost v případě poškození membrány;
• nedostatek hlavního objemu lze kompenzovat instalací přídavného expandéru s menší kapacitou.

Při instalaci není zakázáno v případě potřeby brát v úvahu interiér místnosti. Pro kontrolu úrovně tlak topného systému Expandér musí být vybaven manometrem.

Uzavřený expandér se obvykle umístí před kotel, před instalací oběhového čerpadla

Možnost umístění v blízkosti kotle eliminuje otázku nutnosti izolovat zásobník. Zařízení je umístěno v teplé místnosti, což zajišťuje snadné použití.

Který design je lepší?

Systémy se v závislosti na konstrukci a materiálu expanzní nádrže liší v seznamu výhod a nevýhod. Ale podle odborníků a zkušených uživatelů jsou výhody ve funkčnosti na straně uzavřených možností.

Výhody a nevýhody otevřené nádrže

Samoprůtokový systém vyžaduje trubky o větším průměru, což zase přímo zvyšuje náklady. Rozpočet na rozvoj otevřený systém vytápění s netěsným dilatátorem se mírně zvyšuje, i když zůstává relativně malý.

Hlavními výhodami této možnosti jsou jednoduchost plus nízké náklady na komponenty a instalační práce. Další pozitivní vlastností je, že není potřeba kontrolovat úroveň tlaku.

Expandér otevřeného typu pro malé systémy lze sestavit z dostupných materiálů a jeho instalace nebude obtížná

Nevýhod je však mnohem více:

• použití nemrznoucí směsi je nebezpečné kvůli toxickým výparům;
• možnosti instalace jsou omezeny pouze horním bodem systému;
• neustálý kontakt s atmosférou zvyšuje riziko vzniku vzduchových zámků a koroze;
• pomalé zahřívání;
• změny teploty doprovázející konvekční cirkulaci urychlují opotřebení zařízení;
• používá se při vytápění nízkopodlažních budov, maximálně dvou podlaží;
• velké tepelné ztráty a spotřeba energie na vytápění.

Další nevýhodou otevřeného systému jsou ztráty odpařováním a přepady. Při instalaci nádrže je proto třeba dbát na to, aby byl plnicí otvor přístupný.

Výhody a nevýhody uzavřené nádrže

Pokud z hlediska ceny a snadnosti montáže vítězí otevřené expandéry, pak je funkčnost silnou stránkou uzavřené nádrže, které se také říká expanzní nádrž.Používají se ve stavebnictví uzavřené topné systémykteré nemají přímý kontakt s atmosférou.

Expanzomaty mají následující výhody:

• úplná těsnost umožňuje použití nemrznoucí směsi;
• Umístění expandéru neovlivňuje výkon systému;
• izolace vnitřního prostoru nádrže minimalizuje pravděpodobnost vzniku vzduchových zámků a koroze;
• po spuštění se systém rychleji zahřívá a je citlivější na regulaci teploty;
• menší rozdíl mezi provozními podmínkami přívodního a zpětného vedení, což v důsledku zvyšuje životnost;
• nevyžaduje instalaci trubek velkého průměru, což umožňuje úsporu na konstrukci;
• nevyžaduje neustálou pozornost na hladinu a stav kapaliny;
• možnost použití v systémech určených pro více podlaží;
• malé tepelné ztráty, snížení nákladů při provozu zařízení.

Při výběru expandérů tohoto typu se můžete setkat s utěsněnými cylindry s nerozebíratelnou konstrukcí. Pokud membrána nefunguje správně, válec bude muset být vyměněn za nový.

Pro sledování úrovně pracovního tlaku je na válci namontován manometr, pro odstranění přebytečného vzduchu je instalován automatický nebo mechanický odvzdušňovací ventil.

Mezi nevýhody je důležité poznamenat složitost konstrukce, speciální požadavky na materiály, které zvyšují náklady na zařízení. K tomu můžeme přidat nutnost neustále monitorovat tlak a v případě potřeby jej obnovovat.

Pravidla pro výpočet kapacity nádrže

Jakýkoli typ dilatátoru bude účinný pouze v případě, že je správně zvolen objem. K tomu je třeba vzít v úvahu schopnost kapaliny expandovat během topného období.Voda v topných kroužcích expanduje nejméně o 3% celkového objemu vodního systému, nemrznoucí kapalina - o téměř 5%.

Kapaliny patří do kategorie nestlačitelných médií, proto jim nádrž musí s určitou rezervou poskytovat dostatečnou rezervu na tepelnou roztažnost. Za předpokladu, že je okruh zcela naplněn chladicí kapalinou, může i tepelná roztažnost ve vypočítaných objemech vést k úniku kapaliny bezpečnostní ventil a rozlití chladicí kapaliny na podlahu.

Proto, aby překročení objemu expandující chladicí kapaliny nevedlo k nehodám, jsou zakoupeny uzavřené nádrže pro malé okruhy v soukromých domech tak, aby jejich objem byl roven 10% celkového objemu chladicí kapaliny cirkulující systémem. Toto pravidlo platí pro systémy s objemem do 150 l.

Pokud se po topném prstenci pohybuje více než 150 litrů chladicí kapaliny, pak se kapacita uzavřené nádrže vypočítá vynásobením celkového objemu kapaliny jejím koeficientem expanze při konkrétních provozních teplotách v systému.

K získané hodnotě je potřeba přičíst velikost vodního uzávěru, tzn. objem chladicí kapaliny vytvořený v nádrži v důsledku standardního statického tlaku kapaliny. U velkých topných kroužků se toto číslo obvykle rovná 0,5 % z celkového objemu chladicí kapaliny, u malých s kapacitou do 150 litrů se to bere jako 20 %.

Výsledné množství se vynásobí korekčním faktorem stanoveným z hodnot předběžného a konečného tlaku v otopné soustavě. Předběžný odhad je, že na 10 m výšky vrstevnice připadá 1 bar. Konečný tlak se vytváří jako výsledek provozu systému.

Výpočet objemu uzavřené nádrže pro velké složité topné konstrukce vypadá takto:

Použité výpočty: Vn – jmenovitý objem uzavřené nádrže; Ve je objem chladicí kapaliny během tepelné roztažnosti (vypočtený pomocí vzorce Vsystém×n %, kde n je koeficient tepelné roztažnosti chladicí kapaliny); Vv – vodní uzávěr; po – předtlak; pe – indikátor konečného tlaku, rovný maximální hodnotě tlaku pojistného ventilu mínus 0,5 bar

Kapacita otevřeného typu není přísně regulována předpisy, ale existuje pravidlo: objem otevřené nádrže k přepadovému potrubí by měl být 3,5 - 4% z celkového objemu chladicí kapaliny v topném okruhu.

Tento odhad je dostatečný pro malý venkovský dům, ale budova pro trvalé bydliště bude vyžadovat přesnější výpočet. Nejprve si budete muset zjistit celkový objem topného systému.

Možnosti výpočtu celkového topného výkonu

Tento ukazatel lze určit s různou přesností třemi hlavními způsoby. Za prvé, na základě údajů z pasu kotle. Na jednotku výkonu kotlového zařízení je tedy potřeba asi 15 litrů kapaliny. Pro získání potřebných údajů budete muset vynásobit 15 výkonem kotle uvedeným v datovém listu.

Za druhé můžete objem zjistit pomocí vodoměru při plnění systému. Při plnění se bere v úvahu množství použité tekutiny. Toto je přesnější a obtížnější možnost.

Třetí metoda zahrnuje výpočet celkového objemu všech prvků topného systému. Toto je nejpřesnější možnost. Výkon výměníku tepla kotle, radiátorů, konvektorů a měřicích přístrojů lze určit z pasových charakteristik.Pro výpočet kapacity potrubí se použijí údaje z tabulky.

V tabulce jsou uvedeny velikosti potrubí v palcích a jejich objem v litrech na 1 metr, který slouží k shrnutí celkového objemu

Tabulka ukazuje objem trubek na metr délky vyrobených z nejoblíbenějších a nejmodernějších materiálů. Vnitřní průměr se udává v palcích od 0,5 do 1,5 jednotky.

Další metodou, která tvrdí, že je vysoce přesná, je výpočet pomocí vzorce:

Vcelkem = π x D2 x L/4,

Kde:

• π se rovná 3,14;
• D - označuje parametry vnitřního průměru trubek;
• L - udává délku potrubí systému.

Po obdržení potřebných dat se sečtou a získá se celkový objem soustavy, který se použije v dalších výpočtech.

Kroky a vzorce pro celý cyklus výpočtů pro navrhování a organizaci vytápění pro soukromý dům jsou uvedeny zde. Doporučujeme vám přečíst si užitečné informace.

Výběr expanzní nádoby podle tabulky

Pokud máte potřebné údaje, lze pomocí tabulky objemů a návrhového tlaku vybrat optimální možnost expandéru.

Celkový objem systému se vypočítá podle zadané metody, tlakové parametry jsou relevantní pouze pro uzavřené modifikace a jsou uvedeny v datovém listu zařízení.

Údaje z tabulky umožňují zvolit objem expandéru od 4 do 300 litrů

Tato možnost nevyžaduje speciální výpočty kromě výpočtu celkového objemu systému. Použití tabulky značně zjednodušuje a urychluje výběr expandéru s požadovanou kapacitou nádrže.

Použití kalkulačních vzorců

Pokud tabulkové údaje nestačí, je možné si sami vypočítat požadovaný ukazatel kapacity.

Chcete-li to provést, použijte následující vzorec:

Vb = Vc x k/D,

Kde:

• Vb - označuje požadovanou kapacitu expandéru;
• Vc – celková kapacita systému;
• k je koeficient roztažnosti kapaliny při zahřátí;
• D – koeficient účinnosti expandéru.

Z údajů nezbytných pro výpočet zůstávají neznámé koeficienty k a D. První je tabulková hodnota a druhý se počítá pomocí samostatného vzorce.

Existuje a používá se také tabulka teplotní expanze. Umožňuje určit koeficient pro systémy s vodou nebo nemrznoucí směsí. Hodnota není lineární, mění se při zahřívání v závislosti na přítomnosti a koncentraci glykolu v kapalině.

Pomocí těchto údajů je možné určit parametry součinitele roztažnosti kapaliny při zahřátí (k), nutné pro výpočet objemu expanzního válce

U vody se koncentrace etylenglykolu bere jako „0“, u nemrznoucí směsi se koncentrace určuje podle údajů deklarovaných výrobcem. Teplota ohřevu se považuje za provozní pro konkrétní systém.

Pro nezávislý výpočet koeficientu účinnosti expanzní nádrže použijte vzorec:

(Qm – Qb): (Qm + 1),

Kde:

• Qm je maximální tlak systému podle nominálního prahu odezvy pojistného ventilu;
• Qb je předběžný tlak ve vzduchové komoře expandéru podle datového listu.

Pokud druhý parametr není znám, měří se během nafukování nebo odvzdušňováním přes nipl válce.

Jiné metody výpočtu

Kromě nezávislých výpočtů pomocí vzorců a tabulek existují alternativní metody. Přístupnou možností výpočtu je pomoc online kalkulačky.

Nechybí síťové zdroje nabízející online výpočet požadované hodnoty. Lze je snadno najít podle klíčového slova

Další možností, jak získat potřebná data, je kontaktovat profesionální designéry.Toto je nejspolehlivější způsob, ale přesnost získaných informací bude poměrně drahá.

Seznámí vás s pravidly pro instalaci a připojení expandérů uzavřeného a otevřeného typu další článekvěnované těmto problémům.

Jak vybrat správnou expanzní nádobu?

Doporučuje se rozhodnout o typu topného systému ve fázi plánování. Výběr nádrže se obvykle odkládá až po postavení krabice, kdy je systém instalován a je znám jeho objem.

Při výběru optimální expanzní nádrže se doporučuje:

• zaměřte se na objem uzavřené expanzní nádrže, který překračuje hodnotu tepelné roztažnosti chladicí kapaliny;
• při nákupu byste měli věnovat pozornost připojení, tvaru nádoby a umístění konektorů pro upevňovací prvky - zabráníte tím překvapením během procesu instalace;
• Je důležité věnovat pozornost pokynům na pouzdru, které obsahují užitečné informace o instalaci a technické parametry.

Při nákupu je lepší zaměřit se na důvěryhodného výrobce, i když jeho válce budou stát více. To bude klíčem k dlouhé životnosti topného systému za předpokladu jeho správného používání a pravidelné údržby.

Před připojením se předtlak v plynovém prostoru membránové nádrže upraví na hodnotu rovnou statickému tlaku sloupce chladiva v topném okruhu. Nastavení se provádí pomocí běžné autopumpy a je řízeno manometrem.

Hlavní věcí není kupovat nádrž kotle pro topný systém - jsou zcela odlišné svými technickými vlastnostmi

Nezaměňujte expandéry pro topné systémy a hydraulické akumulátory pro rozvody studené vody. Liší se vzhledem a konstrukčními prvky.První jsou natřeny červenou barvou a většinou nejsou demontovatelné, druhé jsou modré a vybavené odnímatelnou přírubou pro opravu membrány.

Závěry a užitečné video k tématu

Video vám pomůže určit parametry expandéru uzavřené modifikace a pochopit rozdíly mezi topnými válci a kotlovými systémy:

Princip fungování a funkce výběru kontejneru ve videoklipu:

Topný systém soukromého domu může být vyroben podle otevřeného nebo uzavřeného okruhu, což vyžaduje instalaci expandéru vhodného designu. Klíčovým faktorem jeho výkonu je objem, který si můžete spočítat sami nebo tuto záležitost svěřit profesionálním designérům.

Správně zvolené zařízení pomůže udržet požadovaný objem kapaliny v otevřeném systému a v uzavřeném ohřevu bude udržovat úroveň provozního tlaku.

Komentáře pište do bloku níže. Podělte se o své vlastní zkušenosti s montáží topných okruhů s expanzní nádobou a informace užitečné pro návštěvníky stránek. Ptejte se, zveřejňujte fotografie související s tématem článku.