Jak vybrat a nainstalovat expanzní nádrž v systému vytápění domu

Efektivní provoz topného systému je možný díky pohybu chladicí kapaliny, která se neustále pohybuje potrubím. Během ohřevu nebo chlazení kapaliny se její objem zvětšuje nebo zmenšuje. Expanzní nádrž pro vytápění umožňuje zvýšit objem vody v systému během ohřevu bez úniku kapaliny.

Jak to funguje a k čemu to je

Jak jsme již řekli, kompenzační nádrž je potřebná pro efektivní a nepřerušovaný provoz topného systému. Toto zařízení shromažďuje kapalinu, která se v důsledku zahřátí rozšířila, a tím zabraňuje nehodám a únikům. Během chlazení je chladicí kapalina rovnoměrně rozváděna potrubím. Bez expanzní nádrže se provozní tlak zvýší na kritický bod 3 atmosféry, což má za následek aktivaci havarijního ventilu a vypuštění přebytečné kapaliny. Kromě topného systému se expanzní nádrž používá i v ohřevu teplé vody. Po použití teplé vody z kotle se toto zařízení naplní studenou kapalinou. Během ohřevu nebude mít kam odtékat a dojde k nehodě. Kompenzační nádrž slouží k prevenci takových nehod. Místo nádrže v systému zásobování teplou vodou můžete použít havarijní ventil, ale jeho častá aktivace vede k úniku a poškození zařízení. Hlavní funkce expanzní nádrže jsou:

• Sběr přebytečné chladicí kapaliny;
• Plnění potrubí vodou při nedostatku kapaliny;
• Hromadění nahromaděného vzduchu nebo vodní páry, která se uvolňuje v důsledku provozu topného systému;
• Vyrovnávání pracovního tlaku zvýšením nebo snížením objemu kapaliny.

V současné době na stavebním trhu najdete mnoho různých modelů kompenzačních nádrží. Všechna tato zařízení lze rozdělit na dva typy: otevřené a uzavřené. Navzdory vnější podobnosti se instalace těchto zařízení provádí pomocí různých technologií.

Upozornění! Otevřené expanzní nádrže se používají stále méně často, jsou neúčinné a vyžadují neustálé doplňování chladicí kapaliny. Uzavřené expanzní nádrže se od svých analogů liší kompaktními rozměry. Taková zařízení fungují bez lidského zásahu.

Výpočet objemu

Proces výpočtu objemu otevřených a uzavřených expanzních nádrží se mírně liší. Nádrž pro otevřený topný systém je vyrobena z plechu. Nádrž má otvor pro přívod chladicí kapaliny do systému.

Taková zařízení mohou mít také další otvor, který je umístěn nahoře a slouží k odtoku přebytečné kapaliny do kanalizace. V některých případech je chladicí kapalina (voda) dodávána do otevřené expanzní nádrže automaticky, jakmile se sníží.

Při návrhu topného systému je důležité vypočítat objem expanzní nádrže. Hlavní hodnotou, ze které vycházejí všechny výpočty, je celkový objem vody v systému, například 100 litrů.

Upozornění! Při výpočtu objemu otevřené expanzní nádrže se bere hodnota 10 % ve vztahu k celkovému množství chladicí kapaliny v systému. V našem případě je potřeba 10litrová nádrž.

Tento výpočetní systém, tzv. lidová metoda, lze použít i pro kompenzační nádrže uzavřeného typu. Kromě toho existuje přesnější metoda pro výpočet objemu nádrže. Budeme potřebovat následující údaje:

• ОВ – objemový nárůst chladicí kapaliny během ohřevu. Pro vodu tato hodnota nepřesahuje 5 %, pro nemrznoucí směs do 6 %;
• VK – celkový objem chladicí kapaliny v okruhu topného systému. Množství vody lze měřit pomocí kbelíků nebo speciálním měřičem instalovaným na odtokovém potrubí;
• DS – maximální tlak v okruhu a kotli (tato informace je uvedena v návodu k topnému zařízení);
• DB – tlak v expanzní nádrži.

Pro přesný výpočet objemu expanzní nádrže uzavřeného typu použijte následující vzorec:

Pokud porovnáte výsledek objemu expanzní nádrže vypočítaný lidovou metodou s hodnotou získanou ze vzorce, bude druhý výsledek menší. Pokud velikost nádrže mírně překračuje požadovanou hodnotu, je nutné provést správné nastavení, které přispěje k efektivnímu provozu zařízení.

Tlak

Stanovení objemu uzavřené expanzní nádrže je považováno za důležitý, ale ne hlavní aspekt správného provozu topného systému. Toto zařízení se skládá ze dvou částí spojených gumovým těsněním. Vzduch a voda v těchto dvou nádržích se nedotýkají. Ve vzduchové nádrži je instalována vsuvka, kterou je čerpán kyslík a vytváří se potřebný tlak.

Během procesu ohřevu kapalina vyplňuje jednu z komor nádrže. Za podmínek zvýšeného tlaku ve vzduchojemu se gumové těsnění nedeformuje. To vede k tomu, že kompenzační nádrž neplní své funkce.

Expanzní nádoba je nezbytnou součástí každého topného systému bez ohledu na jeho typ – otevřený nebo uzavřený – nebo typ kotle – plynový, elektrický, na tuhá paliva. Vyrovnává změny objemu chladicí kapaliny v závislosti na teplotě a zajišťuje správnou činnost všech topných těles: kotle, oběhového čerpadla, radiátorů. Jaký by měl být tlak v expanzní nádrži, jak jej zkontrolovat, kde je nejlepší místo pro instalaci takové součásti – to bude diskutováno níže.

Obrázek od pvproductions na Freepik

Expanzní nádrž (hydraulický akumulátor) umožňuje udržovat tlak v systému na dané úrovni a zabraňuje chybnému chodu přepouštěcího ventilu. Chrání vytápění před vodními rázy a tvorbou vzduchových ucpání. Pokud expanzní nádrž není nainstalována, pak se při zahřátí objem chladicí kapaliny zvyšuje a tlak na vnitřní stěny zařízení, potrubí a baterií se zvyšuje. To může vést ke kritickým situacím: deformace potrubí, radiátorů, porucha zařízení. V nejlepším případě bude fungovat pojistný ventil.

Objem zásobníku se volí pro konkrétní kotel. U nástěnných modelů je to obvykle 6–8 litrů. To stačí pro topný systém o objemu 100–140 litrů. Pokud je chladicí kapaliny více, je nutné nainstalovat větší nádrž nebo přídavnou nádrž. Chcete-li zjistit optimální rozměry nádrže, musíte:

• vypočítat celkový objem chladicí kapaliny. Chcete-li to provést, sečtěte objemy potrubí, radiátoru, topného kotle;
• určit velikost expanzní nádoby. Musí to být alespoň 10 % z celkového objemu s marží.

Objem nádrže se vypočítá pomocí vzorce

Vrb. = Vtot. x βt x 1,1 x 1,5, kde

Vtot. – objem systému, l

βt – koeficient tepelné roztažnosti kapaliny

1,1 – malá rezerva (+10 %) pro chybu výpočtu

1,5 – korekce na užitečný objem nádrže

Pro ethylenglykolová a propylenglykolová tepelná činidla je koeficient tepelné roztažnosti odlišný: 0,06 – Thermagent -30 EKO, 0,055 – Thermagent -65, 0,05 – Thermagent -30. Pro srovnání, voda jako chladivo má koeficient 0,04.

V topných systémech jsou instalovány následující typy expanzních nádrží:

• OTEVŘENO. Instalují se do topných systémů s přirozenou cirkulací chladicí kapaliny. V tomto případě není nutné oběhové čerpadlo a pohyb pracovního média se provádí v důsledku rozdílu v hustotě mezi vyhřívanou a studenou chladicí kapalinou. Vzduchový prostor není utěsněn;
• ZAVŘENO. Stejně jako otevřené nádrže mají dvě komory. V jedné části je přebytečný objem chladicí kapaliny, ve druhé vzduch a méně často dusík. Přihrádky jsou odděleny pružnou membránou. Vzduchová komora je utěsněna a vybavena vsuvkou pro čerpání a/nebo připojení tlakoměru. Tento typ nádrže je namontován v uzavřeném topném systému.

Všechny expanzní nádoby bez ohledu na objem jsou konstruovány stejně. Pouzdro je vyrobeno z ocelového plechu a je rozděleno na dva vnitřní oddíly elastickou membránou. Nádrž má na jedné straně konektor pro připojení topných trubek, na druhé je vsuvka pro čerpání vzduchu. Když se chladicí kapalina zahřeje, její objem se zvětší a přebytek je nasměrován do jednoho z oddílů. Pružná membrána se deformuje, dokud se tlak pracovní kapaliny a stlačeného vzduchu nevyrovnají. Po poklesu teploty se objem a tlak chladicí kapaliny zmenšují. Stlačený vzduch expanduje a vytlačuje pracovní tekutinu do topného systému.

Kotle otopné soustavy jsou dimenzovány na určitý provozní tlak v potrubí. To je třeba vzít v úvahu při výběru a instalaci expanzní nádrže. Chcete-li to provést, dodržujte následující pravidla:

• během instalace zabraňte úniku vzduchu, jinak bude nastavení tlaku v topném systému nesprávné;
• Jaký je tlak v expanzní nádobě zjistíte pomocí tlakoměru. Pokud dojde k úniku vzduchu, jehla měřiče bude nestabilní;
• pokud je nutné načerpat vzduch do expanzní nádoby, provádí se to pomocí čerpadla, které se připojuje k vsuvce.

Napumpování pumpičkou. Pokud je tlak vzduchu v komoře pod požadovanou hodnotou, provede se čerpání. Standardní úroveň je 1,5 atmosféry, ale to nebude vždy nejlepší volba. Tlak v expanzní nádrži by měl být o 0,2 atmosféry nižší než v systému. Pokud je větší než systémový, pak se přebytečný objem chladicí kapaliny nedostane do nádržky a akumulátor nebude správně fungovat.

Místo instalace. Při instalaci nádrže je důležité vybrat správné místo pro její umístění. Přestože je u mnoha moderních modelů přijatelná instalace kdekoli, odborníci doporučují instalaci na vratné potrubí mezi oběhovým čerpadlem a topným kotlem. Tato pravidla platí pro uzavřený topný systém. Pokud je vytápění otevřeného typu a cirkulace se provádí přirozeně (pod vlivem gravitace), je nádrž namontována v nejvyšším bodě. Jeho vzduchový prostor není utěsněn a je napojen na vnější prostředí.

Hydraulické akumulátory nabízené domácím topenářským trhem se liší objemem a designem. Rozdílný je tedy i tlak, který bude optimální pro konkrétní model expanzní nádoby. Jeho hodnota je uvedena v technické dokumentaci a nejčastěji je 1,5 atm. Tento tlak není vždy vhodný pro již nainstalovaný topný systém, proto je nutné jej upravit. Chcete-li jej nastavit, můžete zavolat specialistovi nebo to udělat sami, protože samotný proces není příliš komplikovaný. Pro konfiguraci expanzní nádrže pro topný systém je třeba provést řadu akcí. Tento:

• měření tlaku v membránovém prostoru. Chcete-li to provést, odšroubujte uzávěr z vsuvky a připojte k ní manometr. Je třeba si uvědomit, že tato zařízení vykazují pouze přetlak. Pokud tedy potřebujete znát absolutní hodnotu, přidejte k údajům tlakoměru 1 atm;
• porovnání výsledku s tím, co je potřeba pro správnou funkci. Technický list nádrže obvykle uvádí, jaký by měl být tlak. Pokud údaje chybí, vypočítá se na základě parametrů otopné soustavy. Tlak v nádrži by měl být o 0,2–0,3 atm nižší než v potrubí. U jednopatrových domů to bude méně, u dvoupatrových více;
• nastavení požadovaného tlaku v nádrži. Vzduch je čerpán do komory přes vsuvku. Vstřikování lze provádět pomocí běžné automobilové pumpy. Pomocí tlakoměru je neustále monitorována hladina tlaku v nádrži. Pokud jsou výrobcem nastavené hodnoty vyšší, než je požadováno, je nutné odvzdušnit. Ujistěte se, že tlak je nižší než tlak v systému, jinak expanzní nádrž nebude fungovat;
• připojení k topnému systému. Nádrž se připojí k topným trubkám a pomalu se plní chladicí kapalinou, dokud se tlak v obou komorách nestane stejný. Poté čerpadlo načerpá pracovní kapalinu. Chladicí kapalina se čerpá, dokud tlak v nádrži nedosáhne provozních hodnot.

Možné problémy během nastavování. Jsou možné následující situace:

1. Nastavení bylo provedeno správně, ale pojistné ventily jsou spuštěny. To znamená, že objem akumulátoru je pro takový systém příliš malý. Je nutné znovu provést výpočty a vybrat nádrž nejméně 10–15% objemu cirkulující pracovní kapaliny.
2. Nádrž je čerpána. Tlak ve vzduchové dutině je vyšší než tlak, při kterém pracuje topný systém. Vzduch bude neustále vytlačovat chladicí kapalinu z nádrže, v důsledku čehož se kompenzační funkce zařízení sníží na nulu.
3. Tlak v nádrži je příliš nízký. Při plnění uzavřeného systému se tepelné činidlo snadno protlačí membránou a vyplní celý objem. Při zvýšení teploty pracovního média a tlaku v systému budou přepouštěcí ventily neustále fungovat a expanzní nádoba se vlastně stane nepoužitelnou.

I přesto, že je nastavení a připojení expanzní nádoby provedeno správně, mohou při spouštění topení a/nebo během provozu nastat problémy.

Tlak klesá. Nejčastěji se tak děje ze dvou důvodů. Prvním je únik chladicí kapaliny. Tato situace je typická pro systémy, ve kterých byla místo vody nalita nemrznoucí směs. Tato chladicí kapalina má velmi vysokou tekutost a snadno prosakuje i mikroskopickými trhlinami. Pokles tlaku pracovní tekutiny vede ke snížení tlaku v expanzní nádrži. Druhým důvodem je pokles tlaku v kotli. Pokud je rozdíl kritický, měli byste zavolat odborníky. Pokud je malý a tlak se po spuštění systému vyrovnal, nemusíte se obávat – jedná se o dočasnou poruchu, kterou automatika odstranila.

Tlak stoupá. Hlavní příčinou je příliš malá expanzní nádrž nebo poškozená membrána (těsnění membrány). Další možností je, že nádrž je příliš blízko oběhového čerpadla, což často vede k vodnímu rázu v okruhu. Chcete-li přesně určit příčinu zvýšení tlaku v nádrži během provozu systému, měli byste kontaktovat odborníka.

Tlak ve vzduchové komoře expanzní nádoby je uveden v její technické dokumentaci. Standardní hodnota je 1,5 atm. To stačí pro připojení k většině autonomních topných systémů. Pokud se charakteristiky topného systému liší od standardních, tlak se upraví tak, aby byl o 0,2 atm nižší než v potrubí. Doporučuje se, aby instalaci systému i seřízení expanzní nádoby provedli odborníci.