Jaký objem by měla mít expanzní nádoba v topném systému?

Expanzní nádoba je nezbytnou součástí každého schématu vytápění. Expanzní nádrž kompenzuje tepelnou roztažnost chladicí kapaliny. Je nutné přesně vypočítat objem topné expanzní nádoby, jinak nebude plnit svou funkci. Nesprávný výběr objemu expanzní nádoby pro topný systém povede k poškození topných zařízení, generátoru tepla a komunikací. V případě konfigurace otevřeného okruhu může nesprávný výpočet vést k úniku chladicí kapaliny.

Algoritmus činnosti expanzní nádrže

Schéma expanzní nádrže

Expanzní nádrže se používají k eliminaci tepelné roztažnosti, přijímání přebytečného chladiva a udržování stabilního hydraulického tlaku v zařízení. V uzavřených topných okruzích jsou instalovány utěsněné nádrže s pryžovou membránou, pro otevřené topné okruhy jsou instalovány duté nádoby napojené na okolí.

V otevřených topných systémech je přebytečný objem ohřáté vody vytlačován do volného prostoru expandéru. V případě přetečení je organizován přepad z expandéru do kanalizace. Otevřená nádoba je instalována v horním bodě systému a zároveň plní funkci odstraňování vzduchových kapes z topného systému. Velikost expanzní nádrže pro vytápění v otevřeném okruhu při organizaci přetečení chladicí kapaliny je zvolena libovolně, ale ne méně než 5% celkového objemu chladicí kapaliny. Ve schématech s přirozenou cirkulací (při absenci dodávky vody) se nádrž používá k plnění vody (chladicí kapaliny).

Membránová expanzní komora je utěsněná nádoba rozdělená membránovou přepážkou na dvě komory. Na jednu komoru je napojen výstup z topného systému, do druhé je při výrobě speciálním ventilem čerpán vzduch o tlaku 0,4 – 1,6 atmosféry. Objem nádrže závisí na celkové kapacitě chladicí kapaliny zařízení. Chladivo (voda) při zahřátí expanduje a vzniklý přebytečný objem je vytlačován do vodní komory expanzní komory a vytváří tlak na membránovou přepážku. Membrána se ohýbá ve směru vzduchové komory, síla chladiva je kompenzována tlakem vzduchu (vzduch je stlačen). Tento princip se používá pro kompenzaci tlaku v topném systému. Pružnost membrány a tlak vzduchu expanzní nádoby pro vytápění uzavřeného typu udržuje konstantní tlak v systému.

Metody výpočtu expanzní nádrže pro vytápění

Expanzní nádoby pro topný systém

Jak vypočítat objem expanzní nádoby? 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:

A = VxC/K, kde B je objem chladicí kapaliny; C – indikátor tepelné roztažnosti chladicí kapaliny; K je ukazatelem účinnosti membránové nádrže.

Objem chladicí kapaliny se vypočítá třemi způsoby:

• Geometrické – na základě vnitřního objemu topných zařízení, kotlů a potrubí;
• Při plnění systému – pomocí měřidla nebo přidáním při ručním plnění;
• Zobecněná metoda – na 1 kW tepelného výkonu kotle se odebírá 15 litrů objemu systému.

Zobecněná metoda má rafinovanou modifikaci v závislosti na typu topných spotřebičů. Při použití radiátorů je množství vody v nich v průměru 11 litrů, v konvektorech – 7 litrů, v okruhu vytápěné podlahy – až 18 litrů. Objem výměníku je uveden v pasu zařízení, množství vody v potrubí lze určit výpočtem jejich délky a vnitřního objemu. Tyto ukazatele se sečtou (kotel, potrubí, spotřebiče) – výsledkem je celkový objem topného komplexu.

Po výpočtu objemu systému se to provede pomocí následujícího vzorce:

K = (DM – DB)/(DM+1), kde DB je maximální tlak chladicí kapaliny, který se obvykle rovná reakčnímu tlaku pojistného ventilu v bezpečnostní skupině (3 atm.); DB – nastavení tlaku vzduchu ve vzduchové komoře expanzní nádoby.

Rychlost tepelné roztažnosti vody je 4% při zahřátí na 95 stupňů Celsia. Pokud chladicí kapalina obsahuje nemrznoucí frakce, indikátor se zvyšuje v závislosti na procentu přísad. Při 10% přísady v celkovém objemu se ukazatel vody 4% vynásobí korekčním faktorem 1.1, při 30% – 1.3 atd.

Výpočet expanzní nádoby pro systém s kotlem 31 kW

Stavba plynového kotle s vestavěnou expanzní nádobou

Před provedením výpočtů pro výběr expanzní nádrže byste měli vědět, že většina nástěnných kotlů je vybavena vestavěnými expanzními nádržemi. Objem vestavěného zásobníku je uveden v technické dokumentaci kotle. Při přepočtu objemu topného systému na výkon kotle (vynásobením 1 kW tepelného výkonu 15 litry) se kontroluje soulad zásobníku s objemem budovaného systému. Pokud je nedostatek, je instalována přídavná nádrž. Jeho objem se počítá mínus vestavěný expanzní stroj. Podlahové kotle zpravidla nemají vestavěné zařízení.

Výpočet vypadá takto:

K = (DM – DB)/(DM+1) = (3,0 – 1,5)/(3,0 – 1) = 0,375

3,0 – tlak v systému, maximum, atm.;

1,5 – tlak vzduchu za membránou, atm;

0,375 – ukazatel účinnosti nádrže, K.

Objem chladicí kapaliny: B = 31×15 = 465 litrů.

Pak bude objem nádrže:

A = 465×0,04/0,375 = 49,6 litrů.

Je vybrána expanzní nádrž o objemu nejméně 50 litrů s tlakem vzduchu 1,5 atm. Obecný způsob výběru (10 % A) ukazuje nutnost použití nádrže o objemu minimálně 46,5 litrů. Velikost expanzní nádoby se v tomto případě zaokrouhluje vždy nahoru na větší objem – 50 litrů.

Tlak vzduchu zahrnutý ve výpočtu (1,5 atmosféry) lze změnit. Expanzní nádoby mají vestavěný ventil pro plnění vzduchem. Můžete k němu připojit ruční čerpadlo a zvýšit tlak, pokud je tovární tlak nižší. V tomto případě je třeba dávat pozor – při výrazném zvýšení tlaku může dojít k poškození membrány, proto je třeba proces sledovat pomocí tlakoměru. Ventil také plní funkci odlehčení tlaku, když stoupne na mezní hodnoty.

Při výpočtu expanzní nádrže je lepší zvýšit vypočítaný objem o 5 – 10% – toto opatření eliminuje chyby výpočtu a neovlivní provoz membránové nádoby a topného komplexu jako celku.

Expanzní nádoba pro vytápění uzavřeného typu Výpočet objemu je velmi důležitým aspektem při výběru expanzní nádoby. V tomto procesu se berou v úvahu všechny nuance spojené s topným systémem. Které přesně? Jak vypočítat objem expanzní nádoby? Co s tím pomůže? Podívejme se na několik užitečných tipů pro výpočet objemu membránové expanzní nádrže.

Důsledky špatného výběru

Moderní topné systémy jsou uzavřenou smyčkou. Zdrojem tepla je kotel a nosičem je voda nebo speciální nemrznoucí směs. Při ohřevu vody v teplotním rozmezí 20-90 stupňů (normální teplota pro radiátory) se objem kapaliny v systému zvětší přibližně o 4 % původní hodnoty. Objem nemrznoucí směsi vyrobené na bázi ethylenglykolu nebo propylenglykolu se za stejných podmínek zvýší o 6 %. Výpočet expanzní nádoby pro uzavřený topný systém je velmi důležitý, protože nesprávně zvolený objem expanzní nádoby se nevyrovná se zvýšením objemu kapaliny a tlak v systému vyskočí. K čemu to vede? K neustálé aktivaci pojistného ventilu a nakonec k nouzovému stavu s chybou „Nedostatek tlaku v systému“. Pokud objem chladicí kapaliny výrazně překročí přípustnou normu, může být ohrožena těsnost potrubí, protože voda je nestlačitelná látka. Následky takové havárie mohou být velmi smutné, protože v topném systému jsou desítky litrů kapaliny.

Způsob řešení problému s expanzí chladicí kapaliny

Někteří nepočítají expanzní nádrž pro vytápění, ale jednoduše nainstalují ventil pro vytlačení přebytečné chladicí kapaliny s tlakem 2-2,5 barr. Tato metoda může pomoci, ale bude mít za následek další problémy spojené se vstupem vzduchu do systému. K tomu dochází v důsledku skutečnosti, že když se ventil otevře, chladicí kapalina se ochladí a smrští a volný prostor se naplní vzduchem. Takové hmoty narušují cirkulaci vody v systému, takže majitel bude muset pravidelně vypouštět vzduch z potrubí. Toto řešení způsobí spoustu nepříjemností a správný objem expanzní nádoby pro vytápění pomůže odstranit problém.

Návrh kontejneru

Před výpočtem expanzní nádrže pro vytápění se musíte seznámit s principem jejího fungování. Membránový zásobník je v podstatě typ hydraulického akumulátoru, který kompenzuje tepelnou roztažnost vody nebo nemrznoucí směsi. Nádrž je připojena k okruhu pomocí potrubí. Konstrukce nádrže je poměrně jednoduchá. Je rozdělena na dvě části: vzduchovou vrstvu s určitým tlakem a nádobu na chladicí kapalinu. Tyto části jsou odděleny pružnou gumovou membránou. Objem expanzní nádoby kompenzuje přetlak v systému.

Když se při zahřívání chladicí kapaliny její množství sníží, nádrž vytlačí chybějící kapalinu do systému. Objem vodní části expanzní nádrže se sníží, a proto se vzduchový segment pod tlakem uvolněného tlaku rozšíří. Když se voda ochladí, znovu se přidá v množství, v souladu s tím se do kapalného objemu expanzní nádrže přidá trochu chladicí kapaliny a objem vzduchové části expanzní nádrže se sníží. Správný výběr expanzní nádrže umožní její použití ke kompenzaci ztrát chladicí kapaliny v okruhu. Speciální ventil vytlačí chybějící látku z kapalinové komory do systému. Pokud tedy správně spočítáte objem expanzní nádoby, nebudete muset do systému pravidelně doplňovat vodu nebo nemrznoucí kapalinu po celou topnou sezónu. Při výběru konkrétního modelu je třeba věnovat pozornost parametru „rozsah použití“. Červené expanzní nádoby se používají především pro topné systémy, jako jsou např Flexcon R na 300 litrů od značky Flamco.

Co je třeba vzít v úvahu při výpočtu

• Celkový objem kapaliny v systému. Záleží na výkonu kotle. Přibližný poměr: 15 litrů na 1 kW výkonu.
• Maximální teplota regulátoru na kotli (30-105 stupňů). Tato hodnota umožňuje určit koeficient roztažnosti chladicí kapaliny (měřeno v procentech) a provést správný výpočet expanzní nádrže topného systému.
• Statický tlak (vzdálenost od umístění nádrže k nejvyššímu bodu v topném systému).
• Odezva pojistného ventilu. Ve většině případů je indikátor 3 čárky. Tunové skladovací systémy jsou vybaveny ventily s tlakem pod 3 bary. To je třeba vzít v úvahu při výpočtu expanzní nádrže.
• Druh, výkon a objem vody v kotli. Přítomnost vyrovnávací akumulační nádrže a její objem, stejně jako přítomnost individuální ochrany ve formě přídavné expanzní nádrže. Pokud je v systému instalováno několik kotlů, musíte zadat parametry každého z nich. To je velmi důležitá nuance při výpočtu expanzní nádrže pro vytápění.

• Počet a typ spotřebičů tepla (ocelové, litinové nebo deskové radiátory, vytápěné podlahy, konvektory, ventilace, plastové nebo měděné trubky). Pro každý z nich bude vypočítán objem a výkon.
• Množství vody v potrubí.
• Rezerva chladicí kapaliny v procentech. Jedná se o malé množství dodatečné kapaliny pro kompenzaci přirozených ztrát chladiva během topné sezóny. Tento poměr se pohybuje od 2 do 5 %.

Pravidla pro výběr objemu expanzní nádrže

Existuje několik pravidel pro výběr expanzní nádoby pro vytápění. Snad nejjednodušší z nich je: kapacita nádrže by měla být 10% z celkového objemu kapaliny v okruhu. Tento vzorec je účinný pro malé topné systémy, což znamená, že bude vhodný pro 250-litrový systém рexpanzní nádoba Flexcon R na 25 litrů. Podrobnější informace o výběru expanzních nádrží naleznete zde:

Použití programů pro výpočet objemu expanzní nádrže

U kotlů na tuhá paliva s tepelným akumulátorem a dalších zařízení, která pracují s velkým množstvím chladicí kapaliny, stojí za to použít specializovaný program, který vypočítá objem expanzní nádrže. Takový software, například program Reflex Pro Win, poskytuje nejpřesnější kurzy. Podobné kalkulačky lze nalézt na stránkách výrobců topných zařízení. Rozhraní je velmi jednoduché, takže programy pochopí i ti, kteří nevědí, jak vypočítat objem expanzní nádrže. Vysoká přesnost speciálních programů je kromě standardních ukazatelů spojena s podrobnějšími hodnotami, které je třeba zadat.

teplota

Program, který počítá membránové expanzní nádoby, si vyžádá nejen hodnotu maximální teploty regulátoru, ale také ukazatel teploty na zpátečce a čidlo ochrany proti přehřátí. Kromě toho vás vyzve k zadání parametru minimální teploty povolené pro daný okruh. Při výběru nádrže je také vhodné zvážit, na jakou teplotu je určena k provozu. Např nádrž NG 50 litrů od značky Reflex je určeno pro 70 °C.

Množství různých typů chladicí kapaliny

Objem expanzní nádoby pro ohřev se počítá nejen pro vodu. Pokud váš systém používá jako chladicí kapalinu nemrznoucí kapalinu, budete muset uvést její procento v okruhu.

Program zohledňuje nejen statický tlak a jmenovitý tlak pojistného ventilu, ale také maximální tlak oběhového čerpadla. Pokud je v systému instalováno několik čerpadel, musíte vzít v úvahu parametry nejvýkonnějšího z nich. Tyto tři indikátory pomohou vypočítat konečnou hodnotu tlaku v systému. A to je velmi důležitý aspekt, který pomůže vypočítat objem expanzní nádrže pro topný systém. Kromě toho bude kalkulačka zohledňovat odhadovaný doplňovací tlak, tj. tlak ve vodovodu. Obvykle se rovná 3 barům.

Objem chladicí kapaliny v tepelné trubici

• objem expanze chladicí kapaliny v litrech;
• celkový objem systému;
• skutečná zásoba vody v litrech (přesně tolik, kolik je třeba nalít do systému požadovaný objem chladicí kapaliny);
• provozní tlak v okruhu.

Nejdůležitější znaky

Chcete-li správně vypočítat objem expanzní nádrže, musíte znát několik speciálních pravidel nebo nainstalovat program. To není tak náročný postup. Ale nakonec správný výběr objemu expanzní nádrže pomůže prodloužit životnost prvků topného systému a ušetřit vaše peníze. V tomto případě nebudete muset nikomu nic platit.

Prováděli jste někdy podobné výpočty pro výběr expanzních nádrží? Čemu jste věnoval pozornost jako první?