Přes skutečnost, že expanzní nádoba – jedná se o pomocný prvek topného systému, bez něj je jeho efektivní fungování nemožné. Přitom jedním z jeho nejdůležitějších parametrů je tlak. V článku mistr instalatér řekněte, jaký tlak by měl být v expanzní nádrži uzavřeného topného systému.
Typy a zařízení
Existují dva typy topných systémů uzavřené a otevřený typ. V otevřeném systému voda přirozeně cirkuluje. To znamená, že neexistují žádná další zařízení pro vytváření tlaku vody. Expanzní nádoby pro tento topný systém se používají bez horního krytu. Upevňovací obrys takových nádob je nahoře. Aby se zabránilo hromadění vzduchu v potrubním systému, který narušuje normální fungování chladicí kapaliny, je nutné neustále sledovat hladinu vody v expanzní nádrži.
Jiný typ topného systému – uzavřený systém. Říká se mu také autonomní topný systém. Hlavní rozdíl je v tom, že tlak v uzavřené topné expanzní nádobě vzniká o čerpadlo. Proto se někdy používá jako chladicí kapalina nemrznoucí činidlo aby se zabránilo zamrznutí potrubí v zimě v případě například výpadku proudu nebo plynu. Tento systém je zcela utěsněn, takže v okruhu je instalována zcela uzavřená expanzní nádrž.
Membránová expanzní nádoba pro uzavřený typ topného systému
Membránová expanzní nádrž je navržena tak, aby kompenzovala tepelnou roztažnost chladicí kapaliny a udržovala požadovaný tlak v uzavřených topných systémech.
Kapaliny, které se používají v topných systémech, při zahřívání vlivem tepelné roztažnosti zvětšují svůj objem. Například objem vody při zahřátí na 90 °C se zvýší o 3,55 %. Pokud se jako nosič tepla v topném systému používá nemrznoucí činidlo založené na propylenglykol, pak se objem kapaliny ještě zvětší.
V uzavřeném topném systému bez expanzní nádoby povede i mírné zvýšení teploty k prudkému zvýšení tlaku a vypnutí bezpečnostní ventil. Přebytečná část chladicí kapaliny vyteče ventilem.
Membránová expanzní nádoba pro ohřev je nádoba rozdělená na dvě části pohyblivou membránou. Jedna část nádoby je připojena k topnému systému a naplněna chladicí kapalinou. Vzduch je pod určitým tlakem čerpán do jiné části nádoby.
Při změně objemu kapaliny v topném systému se membrána v nádrži pohybuje jedním nebo druhým směrem. V důsledku toho se také mění objem obsazený kapalinou v nádrži. Stlačený vzduch na druhé straně membrány působí jako pružina, udržuje pracovní tlak chladicí kapaliny a zabraňuje vypnutí pojistného ventilu.
Provozní omezení a bezpečnostní požadavky
V závislosti na konstrukci expanzní nádoby a použitých materiálech ukládají výrobci určitá omezení pro jejich použití v topných systémech.
Výrobci zpravidla kladou určité požadavky na složení a korozivní vlastnosti kapaliny – nosiče tepla v topném systému. Například omezují obsah ethylenglykolu v nemrznoucím roztoku.
Je zakázáno používat expanzní nádobu při tlacích překračujících povolené hodnoty uvedené v technické dokumentaci výrobce. V místě, kde je expanzní nádoba připojena k topnému systému, je nutné instalovat bezpečnostní skupinu, která řídí a omezuje tlak v nádobě.
V topných systémech soukromých domů a autonomním vytápění bytů se používají nádrže a další topná zařízení s pracovním tlakem nejméně 3 bary.
Instalace, instalace a připojení expanzní nádoby
Expanzní nádoba je instalována ve vytápěné místnosti. Nádrž je umístěna na místě snadno přístupném pro údržbu. Montáž se provádí tak, aby byl přístup ke vzduchové vsuvce, přírubě a spojovacím armaturám.
Doporučuje se instalovat expanzní nádobu svisle, spojovací trubkou dolů a vzduchovou vsuvkou nahoru.
Malé expanzní nádoby se obvykle montují na stěnu pomocí držáku. Montážní díly obvykle nejsou součástí balení produktu a je nutné je objednat samostatně. Velké nádrže jsou instalovány na podlaze, na nohách.
Expanzní nádoba je napojena na vratné potrubí topného systému ze sací strany oběhového čerpadla.
V místě připojení, na vedení k nádrži, je nutné nainstalovat uzavírací ventilychráněna před náhodným zavřením. Kromě toho by měl být instalován vypouštěcí (vypouštěcí) ventil pro vyprázdnění nádrže. Výrobci nádrží obvykle pro své výrobky nabízejí speciální připojovací uzavírací a odvodňovací armatury. Tyto sady je nutné objednat samostatně.
Pro připojení nádrže k vratnému potrubí použijte trubky s vnitřním průměrem rovným průměru připojovací trubky nádrže.
Expanzní nádoba se připojuje k topnému systému po propláchnutí systému.
Membránové expanzní nádoby jsou někdy zabudovány do kotlů. Například, dvouokruhové plynové kotle, zpravidla již mají vestavěnou expanzní nádrž o určité kapacitě. Pokud je objem vestavěné expanzní nádoby pro otopný systém příliš malý, je nutné namontovat novou nádrž venku před kotel na vratné potrubí. Objem nové nádrže se volí jako obvykle, bez zohlednění kapacity vestavěné nádrže.
Nastavení tlaku expanzní nádoby
Před uvedením topného systému do provozu, před naplněním nádrže chladicí kapalinou, je vzduch čerpán do expanzní nádrže vzduchovým ventilem – vsuvkou s automobilovým čerpadlem. Tlak vzduchu je řízen automobilovým tlakoměrem zabudovaným v čerpadle nebo samostatným zařízením. Mnoho výrobců prodává expanzní nádoby již naplněné vzduchem nebo dusíkem do určitého tlaku uvedeného v technické dokumentaci. V každém případě je nutné zkontrolovat dostatečnost počátečního tlaku vzduchu v nádrži.
Počáteční tlak ve vzduchové komoře expanzní nádoby – Ro:
Po > Pst + 0,2 bar
Kde Pst je statický tlak otopné soustavy v místě instalace nádrže – rovná se výšce vodního sloupce od místa připojení expanzní nádoby k hornímu bodu otopné soustavy (výška sloupu 10 m = 1 bar).
Počáteční tlak ve vzduchové komoře je nutné zkontrolovat a upravit, pokud v nádrži není kapalina – otevřete spojovací armaturu a vylijte zbývající chladicí kapalinu z nádrže. Expanzní nádoby zabudované v kotli jsou rovněž bez kapaliny.
V topném systému soukromého domu je vhodné instalovat expanzní nádobu s továrním plněním vzduchové komory vzduchem nebo dusíkem o tlaku Ro = 0,75 – 1,5 bar. Tato hodnota tlaku nastavená ve výrobě může být ponechána beze změny, i když je výrazně vyšší, než je vypočteno podle vzorce Rho. Ve většině případů je tento tlak dostatečný pro topné systémy soukromého domu nebo bytu.
Expanzní nádoby zabudované v kotli jsou obvykle již naplněny vzduchem nebo dusíkem do tlaku uvedeného v návodu ke kotli. Před instalací kotle je nutné zkontrolovat tlak vzduchu v expanzní nádobě a případně jej upravit – načerpat nebo odvzdušnit.
Převýšení počátečního tlaku nad statický tlak alespoň o 0,2 bar. nutné k vytvoření tlaku v systému, což snižuje riziko vakua, odpařování a kavitace.
V další fázi je nádrž připojena k topnému systému. Poté se otevře doplňovací ventil a otopný systém a nádrž se naplní chladicí kapalinou s počátečním doplňovacím tlakem – Rnach.
Pnat > nebo = Po + 0,3 bar
Pokud například Po = 1 bar, pak Pnach >= 1,3 bar.
Ro – počáteční tlak ve vzduchové komoře expanzní nádoby.
Výrobci kotlů, například plynových kotlů, často uvádějí v technické dokumentaci doporučený počáteční tlak chladicí kapaliny v systému. Pokyny také uvádějí minimální tlak chladicí kapaliny, pod kterým se kotel jednoduše nezapne. V tomto případě naplňte systém počátečním tlakem uvedeným v návodu ke kotli.
Dále zapněte kotel a zahřejte topný systém na maximální provozní teplotu (například 75 °C). Při zahřívání vody se uvolňuje vzduch v ní rozpuštěný. Odstraňujeme vzduch z topného systému. Sledujeme údaje na tlakoměru a tlak v systému zafixujeme expandovanou vodou – Pexp.
Na závěr vypneme oběhové čerpadlo a znovu zapneme doplňování a přivedeme tlak v systému při maximální teplotě chladicí kapaliny na konečnou – Рkon:
Kde Pkl je otevírací tlak pojistného ventilu otopné soustavy.
Například pokud Рcl = 3 bar, pak tlak v systému přivedeme na Рkon
Výše popsaná technika nastavení tlaku expanzní nádoby maximalizuje efektivní využitelný objem expanzní nádoby. Nádrž bude schopna nabrat největší množství vody a poté ji vrátit zpět do systému. To je užitečné například v případě malých netěsností v systému. Nádrž bude schopna dodávat vodu do systému po dlouhou dobu – tlak v systému bude klesat pomaleji. Účinnost topného systému bude zachována po delší dobu. Nebo v důsledku ochlazení chladicí kapaliny může tlak v systému klesnout pod minimum potřebné pro zapnutí kotle. V tomto případě automatika nebude schopna spustit topení v provozu. Při nastavení tlaku podle výše uvedeného způsobu je riziko takového vývoje událostí sníženo na minimum.
Příčiny poklesu tlaku
Navzdory skutečnosti, že tlak v nádrži by měl mít konstantní hodnotu, během provozu topného systému často klesá.
Existuje několik důvodů, proč tlak klesá:
- Únik chladicí kapaliny. Takové problémy se obvykle objevují v topných systémech pracujících na nemrznoucí směsi, která může proniknout i do malých trhlin. V důsledku toho dochází k netěsnostem. Musí být odstraněny před naplněním expanzní nádoby v topném systému vzduchem.
- Snížený tlak v kotli. V případě výrazného poklesu byste měli kontaktovat mistry. Pokud tlak po spuštění systému kriticky neklesl a nevyrovnal se, lze jej použít, protože takové poruchy jej nemohou poškodit.
Jak měřit a upravovat tlak v expanzní nádobě
Tlak v topném systému je řízen manometry, ale v samotném kontejneru není žádná armatura pro instalaci tohoto zařízení. Existuje však vsuvka, ve které je namontována cívka pro čerpání nebo odvětrávání vzduchu. Je umístěn na opačné straně, než je přívod chladicí kapaliny. Vsuvka je ve skutečnosti analogem automobilu, takže ke kontrole tohoto parametru nebo jeho úpravě můžete použít běžnou automobilovou pumpu s vestavěným manometrem.
Na stupnici tlakoměru automobilu jsou hodnoty uvedeny v MPa, zatímco tlak v topném okruhu je uveden v barech nebo kgf / cm2. Snadno přeložitelné:
