Jak vypočítat expanzní nádobu pro vytápění, vzorec pro výpočet objemu, jak vybrat správnou nádrž pro topné systémy

Expanzní nádoba (expansomat) je důležitým prvkem topného systému, indikátor vyrovnání tlaku a udržení objemu chladicí kapaliny při jeho tepelném roztahování a smršťování.

Před instalací zařízení je nutné správně vypočítat jeho objem.

Funkce expanzní nádrže

Podle fyzikálních zákonů voda při zahřátí 10 stupňů zvětšuje objem na% 0.3.

Pro malé množství vody je tento jev sotva patrný, ale pro tunu nebo několik tun, které jsou v topném systému, je to významný ukazatel.

Vzhled dalšího objemu vody může ovlivnit stav topných trubek nebo vést k jejich poškození. Aby se zabránilo takové situaci, je instalována expanzní nádrž.

Jeho funkce jsou následující:

1. Odstraňuje přebytečnou vodu ze systému při jeho zahřívání.
2. Poskytuje potřebný tlak a zabraňuje jeho náhlému zvýšení (vodní ráz).
3. Odstraňuje vzduch z topného systému, který na něj působí destruktivně.

Vzduch, původně rozpuštěný ve vodě, se při zahřívání začne aktivně uvolňovat (při vysokých teplotách dosahuje číslo 90 %). Spolu s chladicí kapalinou se tento vzduch přesouvá do nádrže, kde se hromadí a následně je vypouštěn ven.

Odrůdy

Podle provedení se dělí na otevřené a uzavřené.

Otevřít

Jedná se o nádrže válcového nebo obdélníkového tvaru, které namontované v nejvyšším bodě topného systému (často v podkroví). Nádoba je připojena k přívodu vody pro doplnění zásob vody a ke kanalizačnímu systému pro odstranění přebytečné chladicí kapaliny.

Foto 1. Otevřená expanzní nádrž. Jednotka je obdélníkového tvaru, instalovaná v horním bodě topného systému.

Nevýhodou tohoto typu zařízení je, že Neexistuje žádné automatické nastavení hladiny vody. Množství kapaliny v něm budete muset kontrolovat vizuálně a pro přidání vody otevřete ventil před přívodní trubkou. Další nepříjemností je složitá instalace, protože nádrž má značnou hmotnost a bude se muset zvednout do podkroví. Vzhledem k popsaným nuancím byl tento typ zařízení téměř nahrazen uzavřenými nádržemi.

Zavřeno

Výstavba kulový nebo oválný se dvěma komorami uvnitř: jeden pro vzduch a druhý pro vodu přicházející z topného systému. Jsou od sebe odděleny membránou, což je zásobník podobný pryžovému vaku, který se může roztahovat a stahovat.

Když voda vstoupí do první komory membrána se natáhne a vzduch opustí druhou komoru přes speciální ventil. Když se kapalina ochladí, membrána se začne vracet do své původní polohy a vytlačuje vodu zpět do topného systému.

Foto 2. Poměrně jednoduché zařízení pro uzavřenou expanzní nádrž. Šipky označují komponenty.

V závislosti na typu membrány Existují dva typy uzavřených expanzních nádrží:

1. Vybaveno neodnímatelnou membránovou membránou

Provedení je vysoce odolné díky výrobě lisováním za studena. Nádrže tohoto typu mají navíc antikorozní povrchovou ochranu zvenku i zevnitř. Dutina nádrže je rozdělena na dvě komory elastickou membránou. Chladicí kapalina proudí ze systému do spodní komory. Když membrána zaujme požadovanou polohu na povrchu kapaliny, je zařízení připraveno k použití.

Membrána je připojena k přívodnímu potrubí pomocí přírubových spojovacích prvků, které umožňuje vyměnit opotřebovanou membránu za novou. Chladicí kapalina je umístěna uvnitř membrány a nepřichází do kontaktu se stěnami nádrže, což umožňuje neuchýlit se k antikorozním opatřením.

Uzavřené expanzní nádoby často instalovány vedle topných kotlů. Druhá možnost – instalace v blízkosti kotle, pokud plánujete instalaci dvouokruhového topného systému, který zajišťuje dodávku teplé vody.

Expanzní nádoba je povinnou součástí každého topného systému. 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

Expanzní nádrže se používají k eliminaci tepelné roztažnosti, přijímání přebytečného chladiva a udržování stabilního hydraulického tlaku v zařízení. V uzavřených topných systémech jsou instalovány utěsněné nádrže s pryžovou membránou; pro otevřené systémy se používají duté nádoby spojené s okolím.

U otevřených topných systémů je přebytečný objem ohřáté vody vytlačován do volného prostoru expanzní nádoby. V případě přetečení je organizován přepad z expandéru do kanalizace. Otevřená nádoba je instalována v nejvyšším bodě systému a současně plní funkci odstranění vzduchových uzávěrů z topného systému. Velikost expanzní nádrže pro vytápění v otevřeném okruhu při organizaci přetečení chladicí kapaliny se volí libovolně, ale ne méně než 5% z celkového objemu chladicí kapaliny. V systémech s přirozenou cirkulací (při absenci přívodu vody) se nádrž používá k plnění vodou (nosič tepla).

Membránová expanzní nádoba je utěsněná nádoba rozdělená membránovou přepážkou na dvě komory. Do jedné komory je připojena odbočka z topného systému a do druhé komory je při výrobě čerpán speciálním ventilem vzduch o tlaku 0,4 – 1,6 atmosféry. Objem nádrže závisí na celkové kapacitě zařízení pro chladicí kapalinu. Nosič tepla (voda) při zahřátí expanduje a vzniklý přebytečný objem je vytlačován do vodní komory expanzní nádoby, čímž vzniká tlak na membránovou přepážku. Membrána se prohýbá 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 hodnotu tlaku v systému.

Metody výpočtu expanzní nádrže pro vytápění

Jak vypočítat objem expanzní nádoby? Existuje obecná metoda výběru – objem membránové nádoby se volí na základě 10% 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 = BxC/K, kde B je objem chladicí kapaliny; C – koeficient tepelné roztažnosti chladiva; K je ukazatel účinnosti membránové nádrže.

Výpočet objemu chladicí kapaliny se provádí třemi způsoby:

• Geometrické – podle vnitřního objemu topných zařízení, kotle a potrubí;
• Při plnění systému – podle dávkovacího zařízení nebo sčítáním při ručním plnění;
• Obecná metoda: na 1 kW tepelného výkonu kotle se v objemu systému odebírá 15 litrů.

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

Po výpočtu objemu systému se použije následující vzorec:

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 – nastavený tlak 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 procentuálním obsahu přísad. Při 10% aditivu v celkovém objemu se ukazatel vody 4% vynásobí korekčním faktorem 1.1, při 30% – 1.3 atd.

Výpočet expanzní nádoby pro systém s kotlem o výkonu 31 kW

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 otopné soustavy na základě výkonu kotle (vynásobení 1 kW tepelného výkonu 15 litry) se kontroluje, zda zásobník odpovídá objemu budovaného systému. Pokud je nedostatek, je instalována přídavná nádrž. Jeho objem se počítá mínus vestavěná expanzní nádrž. 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 – index 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 zvolena expanzní nádrž o objemu nejméně 50 litrů a tlaku 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. Lze k němu připojit ruční čerpadlo a tlak lze zvýšit, pokud je tovární tlak nižší. V tomto případě je nutné být opatrný – při výrazném zvýšení tlaku může dojít k poškození membrány, proto je nutné proces sledovat pomocí tlakoměru. Ventil také plní funkci odlehčení tlaku, když stoupne na mezní hodnoty.

Při výpočtu expanzní nádoby je lepší vypočítaný objem zvýšit o 5–10 % – toto opatření vyrovná chyby výpočtu a neovlivní provoz membránové nádoby a otopného systému jako celku.