Jak vypočítat požadovaný objem expanzní nádoby?

Při výběru membránové expanzní nádoby je nutné vypočítat následující parametry: Kapacita systému V_Systém je celkový objem chladicí kapaliny v systému včetně zdrojů vytápění, radiátorů, potrubí atd.

• Generátory tepla (kotle, výměníky tepla atd.);
• Vyrovnávací nádrže;
• Dopravní potrubí;
• Spotřebiče tepla (radiátory, podlahové vytápění, konvektory atd.).

Při absenci konstrukčních údajů se objem chladicí kapaliny stanoví tabulkovou metodou na základě tepelného výkonu systému. Můžete použít průměrné tabulkové údaje zde uvedené (tabulka č. 2).

Chcete-li určit průměrnou kapacitu systému, můžete vynásobit tepelný výkon systému v kW hodnotami uvedenými v tabulce. Tabulka ukazuje data pro nové systémy. U starších systémů se doporučují vyšší hodnoty.

Pozor! Tato metoda je přibližná a lze ji použít pro průměrný výpočet kapacity expanzní nádoby.

Tabulka č. 2. Odhadovaná kapacita chladicí kapaliny v systému

Konvektory a/nebo vzduchové vytápění

Indukční ohřívací zařízení

Systémy ohřevu vzduchu

Různá zařízení dálkového vytápění

Ocelové trubkové radiátory

Různá chladicí zařízení

Teplé podlahy a/nebo stropy

Rozsáhlý potrubní systém (teplárna)

Příklad:
Tepelný výkon systému je 800 kW
Vytápění je zajištěno deskovými radiátory
Přibližná kapacita systému = 800 x 8,8 = 7040 l

Příklad:
Teplota systému je 90/70 °C.
Abychom získali koeficient, vezmeme maximální hodnotu teploty (teplota přívodu) 90 °C. Koeficient tepelné roztažnosti je roven 4 % při zahřátí ze 90 °C na 3,47 °C (dle tabulky č. 1 nebo z grafu č. 1). Tabulka a graf ukazují procentuální nárůst objemu vody a směsí voda-glykol různých koncentrací s rostoucí teplotou od 4 °C do 105 °C.

Tabulka č. 1. Koeficient tepelné roztažnosti systémových kapalin, %

Rozpis č. 1. Tepelná roztažnost systémových kapalin

Objem expanze V_e

Když se kapalina v systému zahřeje, její objem se zvětší. V uzavřených systémech to vede ke zvýšenému tlaku. Toto zvýšení objemu se nazývá expanzní objem. Řízení objemu v expanzní nádobě pomáhá předcházet nárůstu tlaku. Pokles tlaku během chlazení se nazývá komprese. Expanzní objem by měl být také vypočten pro chladicí systémy.

Objem expanze se určuje následovně:

V_e = V_Systém xn (koeficient tepelné roztažnosti)

Součinitel tepelné roztažnosti je uveden v tabulce č. 1 nebo v grafu č. 1.

Přívod vody v expanzní nádrži umožňuje kompenzovat ztrátu tlaku v systému v důsledku netěsností nebo odplynění.

Užitečná (nebo čistá) kapacita nádrže V_netto

Maximální objem vody, který může vstoupit do zásobníku z topné sítě při maximální expanzi.

Jmenovitý (nebo hrubý) objem nádrže V_brutto

Celkový objem expanzní nádoby s přihlédnutím k expanzní vodě a rezervě.

Statický tlak P_ST

Tlak vznikající v systému vlivem statické výšky systému H_st, od spoje expanzní nádoby a nejvyššího bodu systému, měřeno v metrech vodního sloupce (10 m vodního sloupce = 1 bar). Při umístění expanzní nádoby nad systémem se předpokládá statická výška maximálně 3 m. Hodnota statického tlaku je nutná pro stanovení předtlaku membránové expanzní nádoby.

Tlak vypařování P_D

V provozním systému lze při vysokých teplotách v chladicí kapalině v kombinaci s přísadami glykolu rychleji dosáhnout bodu varu kapaliny. V tomto případě ovlivní provoz expanzní nádoby také tlak vypařování.

Tolerance tlaku P_Z

Tolerance tlaku je určena ke kompenzaci rozdílu mezi počátečními hodnotami tlaku a k zajištění přetlaku kdykoli během provozu v jakékoli části systému. Doporučuje se přidat toleranci minimálně 0,2 bar.

Rozdíl tlaků oběhového čerpadla ∆ P_čerpadlo

Někdy v projektech není možné optimálně umístit expanzní nádobu na vratné potrubí. V tomto případě mohou mít tlakové rozdíly v oběhovém čerpadle negativní nebo pozitivní vliv na přívod vody do expanzní nádoby.

Počáteční tlak expanzní nádoby P

Tlak plynu měřený na dusíkovém plnicím ventilu expanzní membránové nádrže v místě jeho instalace v systému (při absenci chladicí kapaliny v něm) a při teplotě okolí.

Počáteční tlak se stanoví takto:

Ve většině případů lze ve výpočtech použít zjednodušený vzorec:

Doporučuje se zaokrouhlit nahoru na násobky 0,5 baru.

Poznámka: Většina výrobců dodává expanzní nádoby se standardním předtlakem 1,5 nebo 3,0 bar, takže vypočítaný počáteční tlak je nutné zaokrouhlit na násobky 0,5 baru. Pokud to vyžaduje hydraulická situace ve výšce expanzní nádrže (např. umístění nádrže na výtlačnou stranu čerpadla), může být nutné seřízení (+ ∆P_čerpadlo). Pokud je ve výšce expanzní nádoby požadován minimální provozní tlak, který převyšuje hodnotu počátečního výpočtového tlaku (například kvůli oběhovému čerpadlu), je tento minimální provozní tlak brán jako počáteční tlak.

Nastavený tlak pojistného ventilu P_SV – toto je hodnota tlaku v systému, při které se ventil otevírá, aby vypustil přebytečné chladivo a chránil systém před přetlakem. Pro nastavení limitů přesnosti tlaku, které mohou ovlivnit konečný tlak, kontaktujte výrobce pojistného ventilu.

Konečný tlak P_e – to je maximální přípustný tlak v systému v místě instalace expanzní nádoby.

Konečný tlak se určí takto:

P_e = P_SV + 0,9 (≥ 0,3 bar, pojistný ventil typ D / G / H)

Poznámka: Pokud není pojistný ventil instalován ve stejné výšce jako expanzní nádoba nebo je mezi nimi umístěno čerpadlo, je nutné upravit konečný tlak. Konečný tlak nesmí překročit maximální provozní tlak nádrže.

Účinnost η_G je poměr mezi hrubou a čistou kapacitou nádrže. Účinnost je určena vztahem mezi počátečním a konečným tlakem v absolutních barech s přihlédnutím k atmosférickému tlaku (Boyleův zákon). V případě potřeby můžete použít údaje uvedené v tabulce č. 3.

Tabulka č. 3. Účinnost při různých hodnotách počátečního a konečného tlaku

Řekneme vám, jak vybrat expanzní nádrž pro vytápění. Správná instalace a kontrola membránové nádrže. Chcete-li se dozvědět, jak vypočítat objem expanzní nádoby pro topný systém, přečtěte si blog internetového obchodu Terem

Topný systém není jen kotel, potrubí a radiátory. Pro hladký a dlouhodobý provoz systému jsou nutné další prvky. Jednou z nich je expanzní nebo membránová nádrž. Zvažme, jak funguje expanzní nádrž, její struktura a zásady výběru tohoto prvku pro různé systémy. Proč potřebujete expanzní nádobu Provoz topného systému je založen na cirkulaci chladicí kapaliny (voda nebo nemrznoucí roztok). Se změnou jeho teploty se mění objem. Systém je utěsněn (jinak by docházelo k netěsnostem a dovnitř by se dostával vzduch) a zvýšený objem kapaliny bude dále cirkulovat v systému, což povede ke zvýšení tlaku. Nadměrný tlak je potenciálně nebezpečný a může způsobit poškození oblasti nebo připojení. Distribuční nádrž pomůže předcházet nouzové situaci a kompenzovat kolísání tlaku. Jedná se o speciální nádobu, do které se shromažďuje přebytečná chladicí kapalina při zvětšování jejího objemu. Důležité je, že přebytečná chladicí kapalina, která se dostane do nádrže, se při poklesu teploty ohřevu a snížení objemu chladicí kapaliny vrací zpět do systému. Expanzní nádoba topení hraje v systému důležitou roli. To: kompenzuje změny objemu kapaliny při změně teplotních podmínek; stabilizuje tlak v systému; zabraňuje poškození potrubí, spojů a dalších zařízení; eliminuje odtlakování a vstup vzduchu do systému, což by vedlo k tvorbě vzduchových kapes a narušení cirkulace systému. Rozdělovací nádrž není možné vyměnit za jiné zařízení (například přepouštěcí ventil). V tomto případě nebude nic kompenzovat zmenšený objem kapaliny při poklesu teploty a nebude možné se vyhnout „provětrání“ systému. Typy expanzních nádrží Pro správnou funkci systému je třeba vybrat membránovou nádrž. Zvažme jejich hlavní odrůdy a aplikační vlastnosti. Nádrže otevřeného typu Jedná se o zařízení, které je konstrukčně jednoduchou nádobou ve tvaru válce nebo krychle. Na dně nádoby je spojka s potrubím topného systému. Samotná nádrž je instalována v horním bodě systému: v podkroví, pod střechou, protože je navržena pro práci v systémech s přirozenou cirkulací (chladivo se pohybuje samospádem, bez čerpadla). Takový zásobník zajišťuje nejen kompenzaci tepelné roztažnosti chladicí kapaliny v systému, ale také odstranění vzduchu z otevřeného systému. Výhody otevřených membránových nádrží: jednoduchost designu – zařízení lze dokonce vyrobit samostatně; přirozená cirkulace, díky které je systém energeticky nezávislý – s plynovým kotlem a bez nutnosti oběhového čerpadla bude vše fungovat i bez elektřiny. Hlavní nevýhody: nepohodlí při údržbě nádrže visící ve výšce (a údržba je nezbytná pro kontrolu zbývající kapaliny v ní a její doplnění v případě potřeby); vysoké tepelné ztráty (zejména pokud je nádrž umístěna v nevytápěném podkroví), což vede k nutnosti tepelně izolovat nádrž, aby se chladicí kapalina v ní méně ochlazovala; nebezpečí koroze v nádrži v důsledku kontaktu vody se vzduchem. Také, pokud je objem nádrže malý, stojí za to poskytnout přepadovou trubku, kterou bude přebytečná chladicí kapalina odváděna do kanalizace nebo na ulici. To bude vyžadovat položení dalších trubek. Nádrž otevřeného typu není nejoblíbenějším řešením kvůli svým provozním vlastnostem a nízké popularitě samotného systému vytápění s přirozenou cirkulací. Uzavřené nádrže s plochou membránou Zařízení tohoto typu jsou hermeticky uzavřené nádoby s membránou, která zajišťuje oddělení plynu a chladiva. Plochá diskovitá membrána z pružného materiálu je umístěna uprostřed, připomíná polokouli a může být konvexní nebo konkávní v závislosti na teplotě vody v systému. Nádrž je vybavena pojistnými ventily pro automatické nebo ruční odvzdušnění. Při automatickém vypouštění vzduchu je tlak v systému monitorován pomocí tlakoměru. U ručního ventilu je nutná vizuální kontrola. Takové nádrže lze použít jak v systémech s přirozeným, tak nuceným oběhem chladicí kapaliny. Nádoba je částečně naplněna kapalinou a částečně inertním plynem. Výhody uzavřených nádrží: všestrannost použití – lze použít v systémech s různými typy cirkulace; zvýšená životnost jak samotné nádrže, tak dalších zařízení v systému – kvůli nedostatku kontaktu se vzduchem nejsou v systému žádné agresivní plyny, které vytvářejí riziko koroze na kovových stěnách různých zařízení; vyšší výdržný tlak; snadnější obsluha – zásobník lze umístit do kotelny, což zjednodušuje instalaci a obsluhu, odpadá použití dodatečné tepelné izolace a omezuje práce s automatickým přepouštěcím ventilem; Není potřeba přidávat vodu, protože nedochází k úniku nebo odpařování kapaliny. Membránová nádrž Jedná se o uzavřené nádrže s membránovým separátorem ve tvaru válce (koule, hruška), který je umístěn uvnitř nádrže. Obsahuje přebytečnou chladicí kapalinu. Membrána je vyrobena z elastického polymerového voděodolného materiálu, který je odolný vůči vysokým teplotám. Rozděluje celý vnitřní prostor nádrže na dvě části: vodu a vzduch, eliminuje kontakt mezi horkou kapalinou a stěnami samotné nádrže, což výrazně snižuje tepelné ztráty. Jak se teplota v systému zvyšuje, přebytečná chladicí kapalina vstupuje do membrány, která se natahuje a vzduchová dutina v nádrži se zmenšuje. Zvýšení tlaku vzduchu v druhé části nádrže kompenzuje zvýšení tlaku v systému. Pokud je v nádrži přetlak, oběhové čerpadlo se automaticky zastaví. Začne fungovat, když se tlak normalizuje. Když teplota v systému klesá, chladicí kapalina je tlačena zpět do systému, což umožňuje, aby celkový tlak v něm zůstal konstantní. Tento princip činnosti umožňuje zmenšit velikost nádrže a použít ji jako pojistku. Jeho používání má i další výhody. Výhody uzavřených nádrží s membránou: dlouhá životnost – riziko koroze je nižší než u otevřených nádrží, je možná výměna membrány; malé rozměry nádrže; nízké tepelné ztráty – mezi stěnami nádrže a chladicí kapalinou je vzduchová mezera a samotná nádoba může být umístěna v kotelně; snížení rizika vzduchových zámků v systému a koroze kovových prvků v důsledku nedostatku kontaktu se vzduchem; vyšší maximální hodnota tlaku; jednoduchost obsluhy – nádrž je umístěna v kotelně, ve výšce vhodné pro přístup, není potřeba doplňovat vodu do nádrže (nedochází k odpařování). Membránu lze časem vyměnit – některé nádrže to umožňují, což vám umožňuje ušetřit peníze a nemusíte kupovat nové vybavení, pokud selže pouze vnitřní nádrž a je narušena celistvost. Jak vybrat expanzní nádrž pro vytápění Při výběru správné membránové nádrže je třeba věnovat pozornost několika kritériím. Mezi hlavní patří konstrukce, typ cirkulace v systému, provozní tlak a objem nádrže. V nejjednodušší verzi věnujte pozornost pouze objemu nádrže. Princip „čím více, tím lépe“ zde nefunguje – v tomto případě se v něm bude hromadit voda, ale nebude možné regulovat tlak v systému. Nepraktické je také použití příliš malé nádoby – v tomto případě se přebytečná ohřátá chladicí kapalina uvolní přes nouzový ventil. Nádrž musí být alespoň 10% celkového objemu chladicí kapaliny, na základě skutečnosti, že když se kapalina zahřeje, zvýší se o 3-5% a vyplatí se poskytnout rezervu alespoň 5%. V tomto případě pro topný okruh obsahující cca 100 litrů vody lze pořídit nádrž o objemu 10 litrů. Je možné přesněji vypočítat objem expanzní nádrže jako 10-15% z celkového objemu chladicí kapaliny v systému. Jedná se o součet kapalin v: · topném kotli (uvedeno v pasu zařízení); · radiátory; · potrubí ve všech topných okruzích. Objem chladicí kapaliny v okruzích zjistíte pomocí vzorce: V = (π×D2/4) × L, kde D je vnitřní průměr potrubí; L – délka trubky v cm; π je číslo 3,14. A poslední věc, kterou musíte udělat pro výpočet membránové nádrže, je převést jednotky změny. Ve výše uvedených vzorcích je hodnota uvedena v centimetrech. Chcete-li zjistit objem v litrech, musíte výsledné číslo vydělit 1000. Objem nádrže by měl být v rozmezí 10-15% celkové kapaliny v systému. Výběr expanzní nádoby pro topný systém je ve fázi konečného návrhu, kdy jsou známy všechny hodnoty pro výpočty. Za pozornost stojí i další parametry: provedení (otevřené, uzavřené, membránové), provozní tlak a možnosti instalace (vertikální nebo horizontální). Důležité! Expanzní nádrže pro vytápění lze zaměnit s hydraulickým akumulátorem pro zásobování vodou. Zařízení jsou si do značné míry podobná tvarem i vzhledem. Zásadní rozdíl je ve značení – typový štítek (štítek s hlavními parametry) udává provozní tlak a teplotu. U hydraulických akumulátorů je povolen tlak do 10 bar a teplota do 70°C. Expanzní nádoby jsou určeny pro teploty do 120°C, tlak do 3 barů. Instalace Připojení nádrže závisí na typu zařízení. Takže u kontejneru otevřeného typu je vše docela jednoduché – je třeba najít místo v nejvyšším bodě systému a provést spojení mezi potrubím a kontejnerem pomocí závitového závitu v jeho spodní části. Do míst s minimálním tlakem se doporučuje instalovat uzavřenou expanzní nádobu, tzn. na zpáteční lince. Pro instalaci je vhodné jakékoli místo, kde nebude překážet a nezpůsobovat nepříjemnosti. Instalace probíhá v následujících fázích: Místo pro instalaci se vybírá v závislosti na tom, zda je zakoupena varianta podlahy nebo stěny. Nádrž je připevněna k povrchu stěny nebo podlahy. Topné trubky jsou připojeny. Průměr připojovací trubky musí být stejný jako průměr závitového otvoru na těle nádrže. Pro připojení budete potřebovat T-kus (pro polypropylenové nebo kovoplastové trubky) nebo závitovou trubku (pro ocelové trubky). Samotné připojení k nádrži je provedeno pomocí amerického kohoutku. Kontroluje se tlak ve vzduchové části. Pokud odpovídá údajům uvedeným v datovém listu, můžete otevřít uzavírací ventil a přívod vody. Přebytečný vzduch bude vypuštěn automatickým vzduchovým ventilem. Instalace je dokončena, ale také stojí za to poskytnout nouzové vypouštěcí zařízení. K tomu je po americkém kohoutku instalováno odpaliště s kohoutkem na boční větvi. V případě potřeby pomůže vypustit vodu z nádoby. Údržba Životnost expanzních nádrží, stejně jako mnoha jiných zařízení, závisí na tom, jak dobře jsou dodržována pravidla a předpisy údržby. Zde jsou ty hlavní: 1. Pravidelně, každých šest měsíců nebo častěji, kontrolujte těleso nádrže, zda nevykazuje vnější poškození a korozi. Pokud se na karoserii najdou šmouhy nebo stopy rzi, je třeba odstranit jejich příčinu. 2. Každých šest měsíců se doporučuje porovnat počáteční tlak v plynovém prostoru s vypočtenými charakteristikami. K tomu je potřeba vypustit vodu z vnitřní nádrže a tlakoměrem změřit tlak ve vzduchové dutině. Pokud je nižší než původně nainstalovaný, vyplatí se nádrž načerpat kompresorem. 3. Každý rok je třeba zkontrolovat stav a neporušenost membrány. Poryv v něm může být indikován situací, kdy při vypouštění vody kohoutkem vychází vzduch a tlak ve vzduchové části klesá na atmosférický tlak. Membrána s vadami musí být vyměněna (můžete to udělat sami a membrány najdete v katalogu výrobce, pokud model, který používáte, umožňuje výměnu). Bezpečnostní opatření Základní požadavky při provozu expanzní nádoby: Je zakázáno měnit konstrukci a tvar nádoby. Je zakázáno provozovat zařízení se zjevnými známkami deformace nebo jiného poškození krytu. Statické zatížení zařízení (například potrubí nebo jiných jednotek) není povoleno. Instalační a zkušební práce vyžadují kvalifikaci a odborné školení, svěřte je odborníkům. Používejte pouze originální součásti, pokud je nutné vyměnit jakékoli součásti zařízení. Je nutné zajistit opatření k udržení minimálního a maximálního přípustného tlaku a teploty. Při demontáži zařízení pod tlakem lze práce provádět pouze při jejich odpojení od systému a po vypuštění tlaku na atmosférický tlak. Nedodržení těchto norem může mít za následek zranění a zkrácení životnosti zařízení.