Jak vypočítat expanzní nádrž pro vytápění

Expanzní nádoba je nejdůležitějším prvkem systému ohřevu vody. Je navržen tak, aby absorboval nadměrný tlak. Jde o to, že s určitou pevnou hmotností chladicí kapaliny, když se její teplota změní, se tlak v systému nevyhnutelně změní. Výkon celého topného systému bude záviset na tom, jak správně je vybrána expanzní nádrž.

Principem činnosti tohoto zařízení je tedy kompenzace nadměrného tlaku chladicí kapaliny. Proto i malý chybný výpočet při instalaci nebo provozu zařízení může vést k poruše celého topného systému.

Zařízení expanzní nádrže

Nádrž je rozdělena na dvě části, mezi kterými je elastická membrána. Vzduch je čerpán nahoře a vytváří počáteční tlak. Jakmile je nádrž připojena k síti, voda je přiváděna do spodní komory. Když elastická membrána dosáhne své nulové, klidné polohy a zdá se, že leží na rovině vody, je topný systém považován za zcela naplněný a připravený ke spuštění.

Automatická regulace tlaku probíhá následovně:

Když se voda zahřeje, chladicí kapalina vstupuje do expanzní nádrže. Membrána je ovlivněna: stahuje se a zvětšuje vnitřní prostor nádrže. Nádrž tak přijímá přebytečnou teplonosnou kapalinu. Jakmile se chladicí kapalina ochladí, membrána se vrátí do původního stavu.

Instalace expanzní nádoby

Otevřený topný systém

Instalace se provádí v nejvyšším bodě systému, obvykle v horní části zrychlovacího potrubí. V tomto případě není nutná instalace uzavíracích ventilů.

Uzavřený topný systém

Optimální je instalovat expanzní nádobu v místě, kde je proudění vody nejblíže laminárnímu a dochází k minimálním turbulencím v otopném systému. Před oběhové čerpadlo můžete umístit expanzní nádobu.

Jak vypočítat objem expanzní nádoby?

Níže uvádíme standardní vzorce pro výpočet objemu expanzní nádrže. Umožní vám přesně určit, jaký typ nádrže budete pro svůj topný systém potřebovat.

Budou vyžadovány následující údaje:

· průměrná teplota systému během provozu.

Objem nádrže se vypočítá tak, že při zahřátí chladicí kapaliny tlak v systému nepřekročí maximální přípustnou hodnotu.

K = (KE x Z) / N, kde:

· KE – objem otopné soustavy jako celku;

· Z – hodnota konstantní expanze chladicí kapaliny;

· N je hodnota účinnosti membránové nádrže.

Je třeba si uvědomit, že ideální výpočty jsou téměř nemožné. Přibližně je objem vypočítán na základě hodnoty, že 1 kW výkonu topného zařízení se rovná 15 litrům objemu chladicí kapaliny. Pak je průměrný výkon pro běžný dům 44 kW. Podle vzorce to vychází KE = 15×44 = 660l.
Konstanta roztažnosti kapaliny je asi 4 %, u systémů, které používají obyčejnou vodu s maximální teplotou ohřevu 95 stupňů Celsia. Pokud je elylenglykol čerpán společně s vodou, lze expanzní koeficient vypočítat následovně:

10 % – 4 % x 1,1 = 4,4 %
20 % – 4 % x 1,2 = 4,8 %

Výkon membránové nádrže je často indikován výrobcem, ale není obtížné jej vypočítat sami:

N= (DV-DS) / (DV+1), kde:

DV je nejvyšší přípustná hodnota tlaku v systému, která se rovná přípustnému tlaku pojistného ventilu a u běžných domácích topných systémů zřídka přesahuje 2,5 – 3 bar.
DS – hodnoty počátečního plnicího tlaku membránové nádrže založené na konstantní hodnotě půl atmosféry na 5 metrů délky topného systému.

V důsledku toho se ukazuje, že pokud je celková plocha místnosti, ve které je instalován topný systém, 400 metrů čtverečních. m., maximální horní bod systému je 5 m a konstrukční výkon zařízení je 44 kW, pak bude požadovaný objem nádrže s těmito hodnotami:

KE 44×15=660l.
DV 2,5 bar; DS = 0.5 bar
N (2.5 – 0.5) / (2.5+1) = 0.57

K 660 × 0.04 / 0.57 = 46.2

Na základě získaných údajů je nutné vybrat expanzní nádobu pro ohřev o objemu 50 litrů, s počátečním tlakem 0,5 bar.
Existují také standardní přibližné hodnoty pro standardní prvky topného systému:

1. Radiátory cca 10,5l.

2. Teplé podlahy a ostatní topné plochy 17,0l.

3. Konvektory 7,0l.

Koeficient zvýšení-expanze objemu vody a směsi voda-glykol v závislosti na teplotních ukazatelích:

Expanzní nádrž nebo hydraulický akumulátor je součástí autonomního topného systému, což je kapacita potřebná k příjmu přebytečného množství ohřáté vody. Při ohřívání vody se současně zvětšuje její objem. Správný výběr hydraulického akumulátoru zajišťuje vyvážení topného systému, vyrovnání množství chladicí kapaliny a udržení daného tlaku.

Pro efektivní provoz zařízení musí vnitřní objem expanzní nádoby plně splňovat parametry autonomního topného systému. Před zakoupením a instalací hydraulického akumulátoru se provádějí speciální výpočty. Chyba ve výpočtech může vést k selhání systému a značným nákladům na obnovení jeho funkčnosti.

Membránový akumulátor je kovová nádoba s utěsněným pouzdrem. Vnitřní část je rozdělena elastickou membránou. Do horní části konstrukce expanzní nádoby je čerpán vzduch, který dodává systému potřebný tlak. Ohřátá chladicí kapalina vstupuje do spodní části a je neustále v kontaktu s membránou.

Při provozu topného systému se ve spodní části shromažďuje přebytečné množství ohřáté kapaliny. Díky tomu se membrána pohybuje nahoru a současně zvyšuje tlak. Jak se kapalina ochlazuje, stlačený vzduch ze vzduchové komory tlačí kapalinu zpět do systému. Tento proces zajišťuje udržení požadovaného tlaku.

S ohledem na tyto provozní vlastnosti je třeba vzít v úvahu, že nesprávná volba objemu nádrže ovlivňuje účinnost zařízení a topného systému jako celku. Příliš velká nádrž nebude schopna zajistit požadovanou úroveň tlaku a nádoba s menším objemem si neporadí s množstvím kapaliny.

Množství chladicí kapaliny v systému je prvním kritériem, podle kterého se určuje požadovaný objem nádrže. To bere v úvahu objem potrubí, kotle a dalších prvků systému. Na 1 kW výkonu je přibližně následující množství chladicí kapaliny: 17 litrů v přítomnosti vyhřívaných podlah; 10.5 l při použití radiátorů; 7 l, pokud jsou instalovány konvektory. Při výpočtech se měrný objem chladicí kapaliny na 1 kW bere jako 15 litrů. Pokud má generátor tepla výkon 24 kW, pak se přibližný objem vody v systému vypočítá takto: 24 kW x 15 l = 360 l. Kromě toho se berou v úvahu následující parametry: Teplota ohřevu chladicí kapaliny. Čím vyšší t, tím větší je objem expanzní nádoby; Tlak. Čím vyšší je maximální tlak v topném systému, tím nižší je kapacita akumulátoru; Celková výška prvků topného systému. Kratší vzdálenost od bodu instalace nádrže k nejvyššímu bodu obecné sítě znamená volbu menšího objemu. Dalším důležitým kritériem je koeficient roztažnosti chladicí kapaliny při zahřátí. Pokud systém používá vodu, je tento koeficient 4 % při zahřátí na 95 C. Pokud potrubí obsahuje směs vody a etylenglykolu, je koeficient vyšší. Zde je přibližný výpočet: s množstvím ethylenglykolu v chladicí kapalině do 10 %: 4 % x 1.1 = 4.4 %; s objemem ethylenglykolu 20 %: 4 % x 1.2 = 4.8 %; při přidání ethylenglykolu rychlostí 30 %: 4 % x 1.3 = 5.2 % atd. Důležité! Uvedené parametry se liší v závislosti na teplotě ohřevu. Dále je nutné zajistit provozní rezervu kapaliny v nádrži, která činí přibližně 3 % celkové kapacity systému. Naše společnost nedoporučuje používat v systému etylenglykol.

Existuje vzorec, který vypočítá dostatečnou kapacitu expanzní nádrže: V = (VL x E) / D, kde: V je objem nádrže; VL – kapacita topného systému; E je koeficient roztažnosti chladicí kapaliny; D je účinnost membránové expanzní nádrže. Pro výpočet D potřebujete znát maximální provozní tlak FV systému a plnicí tlak PS nádrže. V případech výpočtů pro soukromé domy o ploše do 200 m2 se parametr PV obvykle bere jako 2.5 bar a PS 0.5 bar pro 5 m Pro výpočet D se používá následující vzorec: D = (PV – PS) / (PV + 1).

Příklad výpočtu Vezměme například soukromý dům o rozloze 200 m2. Výkon kotle – 24 kW, objem akumulační nádrže – 700 l. Specifická kapacita chladicí kapaliny je 15 litrů na 1 kW. PV = 2.5 bar, PS = 0.5 bar. Koeficient roztažnosti chladicí kapaliny 4 % (0.04). Celkový objem chladicí kapaliny určíme: VL = (24 x 15) + 700 = 1060 l. Stanovíme účinnost nádrže: D = (2,5 – 0,5) / (2,5 + 1) = 0,57 bar. Určete objem nádrže: V = 1060 x 0.04 / 0.57 = 74.39 l. Výsledný objem nádrže 74.39 litrů zaokrouhlíme nahoru. Ukazuje se, že expanzní nádrž o objemu 200 litrů je vhodná pro topný systém soukromého domu o rozloze 2 m80. V tomto případě byste měli vzít v úvahu rezervu kapaliny, která je 3% z celkového objemu chladicí kapaliny systému.

Chcete-li provést co nejpřesnější výpočet a vzít v úvahu všechny vlastnosti topného systému, měli byste kontaktovat specialisty. Při objednání expanzní nádoby od naší společnosti „Thermex.store“ získáte odbornou pomoc a při výběru zařízení neuděláte chybu.