Expanzná nádrž vykurovacieho systému: návrh, výpočet a výber najlepšej možnosti

Správne zvolená a správne nainštalovaná expanzná nádoba vykurovacieho systému zabráni jeho poruche a udrží tlak na požadovanej úrovni.Je potrebná ako rezerva na expanziu vody pri zahrievaní. V závislosti od typu systému môže byť vstavaný expandér otvorený alebo zatvorený.

Povieme vám, ako vybrať rezervnú kapacitu v závislosti od vytváranej schémy vykurovania. Článok, ktorý sme predstavili, popisuje konštrukčné vlastnosti a špecifiká inštalácie expandérov. Uvádzajú sa odporúčania, ktoré pri dodržiavaní zabezpečia ideálnu prevádzku akéhokoľvek typu vykurovacieho okruhu.

Expanzné nádrže otvoreného typu

Konštrukčným znakom expandérov otvoreného typu je kontakt chladiacej kvapaliny s atmosférou. Cirkulácia v systémoch s expandérom tohto typu je konvekcia. Pri zahrievaní sa objem kvapaliny zväčšuje, jej prebytok je absorbovaný zásobníkom nádoby.

Keď teplota klesne, kvapalina sa vracia späť gravitáciou, pod vplyvom gravitácie.

Vzhľadom na nulový tlak v nádrži zariadenie nevyžaduje pevnú kovovú konštrukciu, preto:

• pri výrobe puzdra sa používa akýkoľvek kov;
• možno použiť hotovú nádobu z tepelne odolného plastu;
• Tvar nádrže nie je dôležitý.

Vo vidieckych domoch je možné takéto zariadenie zostaviť z dostupných materiálov. Ako nádobu môžete použiť plastovú nádobu alebo sud vybavený prívodným potrubím a výstupom pre prepad.

Expandéry otvoreného typu môžu byť vyrobené vo forme obdĺžnikovej nádrže s nepriepustným vekom na hornej rovine

Vonkajšie je to obyčajná kovová nádrž, ktorej horná rovina je vybavená otvorom na servis a doplnenie kvapaliny. Nepriepustné veko poskytuje ochranu proti upchatiu. Upevňovacie jednotky sú umiestnené v spodnej časti alebo na bočnej rovine.

Otvorené vykurovacie systémy sa používajú v nízkopodlažných budovách, kde je objem chladiacej kvapaliny a dĺžka vykurovacích komunikácií relatívne malá.

Požiadavky na inštaláciu sú jednoduché:

• expandér je umiestnený v maximálnej výške na prívodnom potrubí;
• prívod je pripojený k nádrži cez potrubie;
• Na vypustenie prebytočnej kvapaliny sa nad vypočítanú úroveň vloží prepad.

Na zabezpečenie cirkulácie gravitáciou sa na inštaláciu odporúča použiť potrubia so zvýšeným prierezom.

Otvorená konštrukcia je umiestnená v hornom bode, odkiaľ kvapalina odteká gravitáciou

Zvyčajne sa pokúšajú nainštalovať nádrž do vykurovanej miestnosti vybavenej izolovaným podkrovím, a ak to nie je možné, potom bude potrebné nádrž izolovať. Prítomnosť izolácie zabráni zamrznutiu kvapaliny a strate funkčnosti systému.

Uzavreté expanzné nádoby

Konštrukčným špecifikom uzavretých úprav nádrže je úplná tesnosť, ktorá umožňuje udržiavať tlak potrebný na cirkuláciu v akomkoľvek bode systému.

Zásobník vo vnútri je rozdelený membránou na vzduchovú a kvapalnú časť. Každý z oddielov je úplne utesnený - zmes obsahujúca dusík zo vzduchového priestoru sa nikdy nezmieša s chladiacou kvapalinou, ktorá plní kvapalinový priestor.

Princíp činnosti uzavretá expanzná nádrž spočíva v tom, že ohriata kvapalina zo systému sa vytlačí do kvapalinovej časti nádrže a začne na svojej strane vyvíjať tlak na utesnenú membránu. Priečka sa deformuje a pôsobí na vzduchovú časť a stláča ju.

V dôsledku toho sa objem vzduchovej komory nádrže znižuje a plyn v nej je stlačený. Táto situácia prispieva k zvýšeniu tlaku v systéme. Hneď ako sa tlak normalizuje, chladiaca kvapalina sa vytlačí späť z kvapalinového priestoru.

Ak sa tlak rýchlo zvýši, po dosiahnutí kritického objemu kvapaliny v nádrži sa aktivuje poistný ventil. V dôsledku toho sa z nádrže odstráni prebytočná chladiaca kvapalina.

Uzavretá konštrukcia je úplne utesnená, v jej spodnej časti je príruba s prívodným potrubím, v hornej časti je vsuvka na plnenie plynom

V závislosti od tvaru sú všetky uzavreté expandéry na inštaláciu do vykurovacieho systému rozdelené do nasledujúcich typov:

1. V tvare gule - druh membránovej štruktúry s elastickou prepážkou.Keď tekutina vstúpi, natiahne sa a absorbuje všetok nadbytočný objem. Samotná nádrž vyzerá ako guľovitá kapsula.
2. Oválny - iný typ membránových hydraulických kompenzátorov. Expanzný valec je tradične rozdelený pružnou membránou na plynovú a kvapalinovú komoru, ale konfigurácia tela má trochu pretiahnutý vertikálny tvar.

Vonkajšie, oválne dilatátory sú valcový balón, natretý červenou farbou. Na jednej strane je vsuvka na vytváranie tlaku v plynovej komore, na druhej strane je potrubie, cez ktoré je vytvorené pripojenie k systému.

Upevňovacie jednotky sú privarené k telu, ktoré zabezpečujú sklopnú inštaláciu zariadenia a sú schopné odolať jeho prevádzkovej hmotnosti. Guľová úprava nádrže sa od oválneho líši len tvarom.

Uzavreté membránové expandéry sa podľa typu delia na membránové a balónové modifikácie

V uzavretých systémoch gravitačná cirkulácia nebude schopná zabezpečiť požadovanú úroveň tlaku. Preto dizajn zahŕňa obehové čerpadlo.

Samotný expandér je možné nainštalovať na ľubovoľné miesto v systéme, ale pri vykonávaní inštalačných prác je vhodné vziať do úvahy nasledujúce odporúčania:

• najlepším miestom na inštaláciu je spätné vedenie do miesta vloženia čerpadla;
• Je lepšie privádzať chladiacu kvapalinu zhora, čo zníži prenikanie vzduchu a zachová funkčnosť, ak je membrána poškodená;
• nedostatok hlavného objemu je možné kompenzovať inštaláciou dodatočného expandéra s menšou kapacitou.

Pri inštalácii nie je zakázané v prípade potreby brať do úvahy interiér miestnosti. Pre kontrolu úrovne tlak vykurovacieho systému Expandér musí byť vybavený tlakomerom.

Uzavretý expandér sa zvyčajne umiestňuje pred kotol pred inštaláciou obehového čerpadla

Možnosť umiestnenia blízko kotla eliminuje otázku potreby izolácie zásobníka. Zariadenie je umiestnené v teplej miestnosti, čo zaisťuje jednoduché používanie.

Ktorý dizajn je lepší?

Systémy sa v závislosti od konštrukcie a materiálu expanznej nádrže líšia v zozname kladov a záporov. Podľa odborníkov a skúsených používateľov sú však výhody funkčnosti na strane uzavretých možností.

Výhody a nevýhody otvorenej nádrže

Samotečúci systém vyžaduje potrubia s väčším priemerom, čo následne priamo zvyšuje náklady. Rozpočet na rozvoj otvorený vykurovací systém s netesným dilatátorom sa mierne zvyšuje, aj keď zostáva relatívne malý.

Hlavnými výhodami tejto možnosti sú jednoduchosť a nízke náklady na komponenty a inštalačné práce. Ďalšou pozitívnou vlastnosťou je, že nie je potrebné kontrolovať úroveň tlaku.

Expandér otvoreného typu pre malé systémy je možné zostaviť z dostupných materiálov a jeho inštalácia nebude náročná

Existuje však oveľa viac nevýhod:

• použitie nemrznúcej zmesi je nebezpečné kvôli toxickým výparom;
• možnosti inštalácie sú obmedzené iba horným bodom systému;
• neustály kontakt s atmosférou zvyšuje riziko vzniku vzduchových uzáverov a korózie;
• pomalé zahrievanie;
• teplotné zmeny sprevádzajúce konvekčnú cirkuláciu urýchľujú opotrebovanie zariadenia;
• používa sa pri vykurovaní nízkopodlažných budov, maximálne dvoch podlaží;
• veľké tepelné straty a spotreba energie na vykurovanie.

Ďalšou nevýhodou otvoreného systému sú straty z vyparovania a pretečenia. Preto pri inštalácii nádrže je potrebné dbať na to, aby bol plniaci otvor prístupný.

Výhody a nevýhody uzavretej nádrže

Ak z hľadiska cien a jednoduchosti montáže víťazia otvorené expandéry, potom je funkčnosť silnou stránkou uzavretej nádrže, ktorá sa nazýva aj expanzná nádrž.Používajú sa v stavebníctve uzavreté vykurovacie systémyktoré nemajú priamy kontakt s atmosférou.

Expanzomaty majú nasledujúce výhody:

• úplná tesnosť umožňuje použitie nemrznúcej zmesi;
• Umiestnenie expandéra neovplyvňuje výkon systému;
• izolácia vnútorného priestoru nádrže minimalizuje pravdepodobnosť vzduchových uzáverov a korózie;
• po spustení sa systém rýchlejšie zahrieva a je citlivejší na reguláciu teploty;
• menší rozdiel medzi prevádzkovými podmienkami napájacieho a spätného vedenia, čo v dôsledku toho zvyšuje životnosť;
• nevyžaduje inštaláciu rúr s veľkým priemerom, čo umožňuje úsporu na konštrukcii;
• nevyžaduje neustálu pozornosť na hladinu a stav kvapaliny;
• možnosť použitia v systémoch určených pre niekoľko podlaží;
• malé tepelné straty, zníženie nákladov pri prevádzke zariadenia.

Pri výbere expandérov tohto typu sa môžete stretnúť s utesnenými valcami s nerozoberateľným dizajnom. Ak membrána nefunguje správne, valec bude musieť byť vymenený za nový.

Na monitorovanie úrovne pracovného tlaku je na valci namontovaný manometer, na odstránenie prebytočného vzduchu je nainštalovaný automatický alebo mechanický odvzdušňovací ventil.

Medzi nevýhody je dôležité poznamenať zložitosť dizajnu, špeciálne požiadavky na materiály, ktoré zvyšujú náklady na zariadenie. K tomu môžeme pridať nutnosť neustáleho monitorovania tlaku a v prípade potreby ho obnoviť.

Pravidlá pre výpočet kapacity nádrže

Akýkoľvek typ dilatátora bude účinný iba vtedy, ak je správne zvolený objem. Za týmto účelom vezmite do úvahy schopnosť kvapaliny expandovať počas vykurovacieho obdobia.Voda vo vykurovacích krúžkoch expanduje najmenej o 3% z celkového objemu vodného systému, nemrznúca zmes - takmer o 5%.

Kvapaliny patria do kategórie nestlačiteľných médií, preto im nádrž musí s určitou rezervou poskytovať dostatočnú rezervu na tepelnú rozťažnosť. Za predpokladu, že je okruh úplne naplnený chladiacou kvapalinou, aj tepelná rozťažnosť vo vypočítaných objemoch môže viesť k úniku kvapaliny cez bezpečnostný ventil a rozliatie chladiacej kvapaliny na podlahu.

Preto, aby prekročenie objemu expandujúcej chladiacej kvapaliny neviedlo k nehodám, kupujú sa uzavreté nádrže pre malé okruhy v súkromných domoch tak, aby sa ich objem rovnal 10% z celkového objemu chladiacej kvapaliny cirkulujúcej cez systém. Toto pravidlo platí pre systémy s objemom do 150 l.

Ak sa pozdĺž vykurovacieho krúžku pohybuje viac ako 150 litrov chladiacej kvapaliny, potom sa kapacita uzavretej nádrže vypočíta vynásobením celkového objemu kvapaliny jej koeficientom rozťažnosti pri špecifických prevádzkových teplotách v systéme.

K získanej hodnote je potrebné pripočítať veľkosť vodného uzáveru, t.j. objem chladiacej kvapaliny vytvorený v nádrži v dôsledku štandardného statického tlaku kvapaliny. Pre veľké vykurovacie krúžky sa toto číslo zvyčajne rovná 0,5% celkového objemu chladiacej kvapaliny, pre malé s objemom do 150 litrov sa to považuje za 20%.

Výsledné množstvo sa vynásobí korekčným faktorom určeným z hodnôt predbežného a konečného tlaku vo vykurovacom systéme. Predbežný odhad je, že na 10 m výšky vrstevnice pripadá 1 bar. Konečný tlak sa vytvára ako výsledok prevádzky systému.

Výpočet objemu uzavretej nádrže pre veľké komplexné vykurovacie konštrukcie vyzerá takto:

Použité výpočty: Vn – menovitý objem uzavretej nádrže; Ve je objem chladiacej kvapaliny počas tepelnej rozťažnosti (vypočítaný pomocou vzorca Vsystém × n %, kde n je koeficient tepelnej rozťažnosti chladiacej kvapaliny); Vv – vodný uzáver; po – predtlak; pe – indikátor konečného tlaku, rovný maximálnej hodnote tlaku poistného ventilu mínus 0,5 bar

Kapacita otvoreného typu nie je prísne regulovaná predpismi, existuje však pravidlo: objem otvorenej nádrže k prepadovému potrubiu by mal byť 3,5 - 4% z celkového objemu chladiacej kvapaliny vo vykurovacom okruhu.

Tento odhad je dostatočný pre malý vidiecky dom, ale budova na trvalý pobyt si bude vyžadovať presnejší výpočet. Najprv budete musieť zistiť celkový objem vykurovacieho systému.

Možnosti výpočtu celkového vykurovacieho výkonu

Tento ukazovateľ možno určiť s rôznou mierou presnosti tromi hlavnými spôsobmi. Po prvé, na základe údajov z pasu kotla. Na jednotku výkonu kotlového zariadenia je teda potrebných asi 15 litrov kvapaliny. Na získanie potrebných údajov budete musieť vynásobiť 15 výkonom kotla uvedeným v údajovom liste.

Po druhé, objem zistíte pomocou vodomeru pri plnení systému. Pri plnení sa berie do úvahy množstvo použitej tekutiny. Toto je presnejšia a problematickejšia možnosť.

Tretia metóda zahŕňa výpočet celkového objemu všetkých prvkov vykurovacieho systému. Toto je najpresnejšia možnosť. Kapacita výmenníka tepla kotla, radiátorov, konvektorov a meracích prístrojov sa dá určiť z pasových charakteristík.Na výpočet kapacity potrubia sa používajú údaje z tabuľky.

V tabuľke sú uvedené veľkosti rúr v palcoch a ich objem v litroch na 1 meter, ktorý slúži na zhrnutie celkového objemu

V tabuľke je uvedený objem rúr na meter dĺžky vyrobených z najpopulárnejších a moderných materiálov. Vnútorný priemer je udávaný v palcoch od 0,5 do 1,5 jednotky.

Ďalšou metódou, ktorá tvrdí, že je vysoko presná, je výpočet pomocou vzorca:

Vcelkom = π x D2 x L/4,

Kde:

• π sa rovná 3,14;
• D - označuje parametre vnútorného priemeru rúrok;
• L - označuje dĺžku systémového potrubia.

Po obdržaní potrebných údajov sa spočítajú a získa sa celkový objem systému, ktorý sa použije pri ďalších výpočtoch.

Kroky a vzorce pre celý cyklus výpočtov na navrhovanie a organizáciu vykurovania pre súkromný dom sú uvedené tu. Odporúčame vám prečítať si užitočné informácie.

Výber expanznej nádoby podľa tabuľky

Ak máte potrebné údaje, optimálnu možnosť expandéra je možné vybrať pomocou tabuľky objemov a návrhového tlaku.

Celkový objem systému sa vypočíta podľa špecifikovanej metódy, parametre tlaku sú relevantné len pre uzavreté modifikácie a sú uvedené v údajovom liste zariadenia.

Údaje z tabuľky umožňujú zvoliť objem expandéra od 4 do 300 litrov

Táto možnosť nevyžaduje špeciálne výpočty okrem výpočtu celkového objemu systému. Použitie tabuľky výrazne zjednodušuje a urýchľuje výber expandéra s požadovanou kapacitou nádrže.

Použitie výpočtových vzorcov

Ak tabuľkové údaje nestačia, je možné vypočítať požadovaný ukazovateľ kapacity sami.

Ak to chcete urobiť, použite nasledujúci vzorec:

Vb = Vc x k/D,

Kde:

• Vb - označuje požadovanú kapacitu expandéra;
• Vc – celková kapacita systému;
• k je koeficient rozťažnosti kvapaliny pri zahrievaní;
• D – koeficient účinnosti expandéra.

Z údajov potrebných na výpočet zostávajú neznáme koeficienty k a D. Prvý je tabuľková hodnota a druhý je vypočítaný pomocou samostatného vzorca.

Existuje a používa sa aj tabuľka teplotnej expanzie. Umožňuje určiť koeficient pre systémy s vodou alebo nemrznúcou zmesou. Hodnota nie je lineárna, mení sa pri zahrievaní v závislosti od prítomnosti a koncentrácie glykolu v kvapaline.

Pomocou týchto údajov je možné určiť parametre koeficientu rozťažnosti kvapaliny pri zahriatí (k), potrebné pre výpočet objemu expanzného valca

Pre vodu sa koncentrácia etylénglykolu berie ako „0“, pre nemrznúcu zmes sa koncentrácia určuje podľa údajov deklarovaných výrobcom. Teplota vykurovania sa považuje za prevádzkovú pre konkrétny systém.

Na nezávislý výpočet koeficientu účinnosti expanznej nádrže použite vzorec:

(Qm – Qb): (Qm + 1),

Kde:

• Qm je maximálny tlak systému podľa nominálneho prahu odozvy bezpečnostného ventilu;
• Qb je predbežný tlak vo vzduchovej komore expandéra podľa údajového listu.

Ak posledný parameter nie je známy, meria sa počas nafukovania alebo odvzdušňovaním cez vsuvku valca.

Iné metódy výpočtu

Okrem nezávislých výpočtov pomocou vzorcov a tabuliek existujú aj alternatívne metódy. Prístupnou možnosťou výpočtu je pomoc online kalkulačky.

Nechýbajú sieťové zdroje ponúkajúce online výpočet požadovanej hodnoty. Dajú sa ľahko nájsť podľa kľúčového slova

Ďalšou možnosťou, ako získať potrebné údaje, je kontaktovať profesionálnych dizajnérov.Toto je najspoľahlivejší spôsob, ale presnosť získaných informácií bude dosť drahá.

Oboznámi vás s pravidlami inštalácie a pripojenia expandérov uzavretého a otvoreného typu ďalší článokvenovaný týmto otázkam.

Ako si vybrať správnu expanznú nádrž?

Odporúča sa rozhodnúť o type vykurovacieho systému vo fáze plánovania. Voľba nádrže sa zvyčajne odkladá až po postavení boxu, keď je systém nainštalovaný a je známy jeho objem.

Pri výbere optimálnej možnosti expanznej nádrže sa odporúča:

• zamerať sa na objem uzavretej expanznej nádrže, ktorý presahuje hodnotu tepelnej rozťažnosti chladiacej kvapaliny;
• pri nákupe by ste mali venovať pozornosť pripojeniu, tvaru nádoby a umiestneniu konektorov pre upevňovacie prvky - predídete tak prekvapeniam počas procesu inštalácie;
• Je dôležité venovať pozornosť pokynom na puzdre, ktoré obsahujú užitočné informácie o inštalácii a technické parametre.

Pri nákupe je lepšie zamerať sa na dôveryhodného výrobcu, aj keď jeho valce budú stáť viac. To bude kľúčom k dlhej životnosti vykurovacieho systému za predpokladu jeho správneho používania a pravidelnej údržby.

Pred pripojením sa predbežný tlak v plynovom priestore membránovej nádrže nastaví na hodnotu rovnajúcu sa statickému tlaku stĺpca chladiacej kvapaliny vo vykurovacom okruhu. Nastavenie sa vykonáva pomocou bežnej autopumpy a riadi sa tlakomerom.

Hlavnou vecou nie je kupovať nádrž kotla pre vykurovací systém - sú úplne odlišné vo svojich technických vlastnostiach

Nezamieňajte expandéry pre vykurovacie systémy a hydraulické akumulátory pre rozvody studenej vody. Líšia sa vzhľadom a dizajnovými vlastnosťami.Prvé sú natreté červenou farbou a väčšinou sa nedajú demontovať, druhé sú modré a vybavené odnímateľnou prírubou na opravu membrány.

Závery a užitočné video na túto tému

Video vám pomôže určiť parametre expandéra uzavretej modifikácie a pochopiť rozdiely medzi vykurovacími valcami a systémami kotla:

Princíp činnosti a funkcie výberu kontajnera vo videoklipe:

Vykurovací systém súkromného domu môže byť vyrobený podľa otvoreného alebo uzavretého okruhu, čo si vyžaduje inštaláciu expandéra vhodného dizajnu. Kľúčovým faktorom jeho výkonu je objem, ktorý si môžete vypočítať sami alebo túto záležitosť zveriť profesionálnym dizajnérom.

Správne zvolené zariadenie pomôže udržať požadovaný objem kvapaliny v otvorenom systéme a pri uzavretom ohreve bude udržiavať úroveň prevádzkového tlaku.

Komentáre napíšte do bloku nižšie. Podeľte sa o svoje vlastné skúsenosti s montážou vykurovacích okruhov s expanznou nádobou a informácie užitočné pre návštevníkov stránky. Pýtajte sa, uverejňujte fotografie súvisiace s témou článku.