Výpočet objemu expanzní nádrže pro vytápění: vzorec, video

Expanzní nádrže (také známé jako hydraulické akumulátory) v topných potrubních systémech plní řadu důležitých pomocných funkcí: kompenzaci tepelné roztažnosti chladiva, jeho akumulaci, ochranu systému před vodními rázy a snížení zatížení čerpadel. Ale pouze správně dimenzovaná expanzní nádrž může tyto funkce správně plnit. Proto je důležité vědět, jak vypočítat objem expanzní nádoby pro vytápění, což se dozvíte z našeho článku.

Z hlediska topného systému můžete nainstalovat největší dostupnou nádrž a nenechte se mýlit: zde je lepší to přehánět, než podceňovat. Prostor je ale vždy omezený, stejně jako rozpočet: čím větší nádrž, tím vyšší cena. Chytrý člověk nebude přeplácet objem, který jeho systém nevyužije.

Jak vypočítat objem expanzní nádrže pro vytápění v závislosti na chladicí kapalině

V topných potrubních systémech s expanzními nádržemi se jako chladicí kapalina zpravidla používá voda nebo nemrznoucí kapalina. V závislosti na tom, stejně jako na celkovém objemu systému, bude záviset požadovaná kapacita expanzní nádrže. U systémů stejného objemu, ale s různými chladicími kapalinami, bude požadovaný objem nádrže jiný:

• Pokud je jako chladicí kapalina použita voda, pak by objem expanzní nádoby měl činit 15 % celkového objemu celého systému (Objem systému * 0,15 = objem nádrže).
• Pokud se použije nemrznoucí směs, pak 20 % objemu systému (objem systému * 0,2 = objem nádrže).

Hlavní potíže vznikají právě při výpočtu objemu potrubního systému. Ale když znáte ten správný vzorec, můžete ho snadno najít a my vám ho rádi prozradíme.

Jak vypočítat objem topného potrubního systému?

Expanzní nádoba v topném systému, připevněná ke stěně

Nejjednodušším způsobem je vypočítat celkový objem topného systému před jeho naplněním chladicí kapalinou. Pak už jen stačí spočítat objem nalité hmoty. To je snadné, pokud naléváte tekutinu do pětilitrových lahví, pak jednoduše vynásobte počet naplněných lahví 5 litry.

Řekněme, že jste naplnili 20 pětilitrových lahví nemrznoucí směsi, pak objem systému bude 100 litrů. Vynásobíme 100 0,2, dostaneme 20, to je požadovaný objem expanzní nádrže v litrech.

Co dělat, když při plnění systému není možné vypočítat objem přiváděné chladicí kapaliny?

Pak to musíte vědět objem topného kotle, který naleznete v technickém listu produktu, objemy všech radiátorů и celkový objem potrubí. Musíme to dát všechno dohromady. Pokud je s kotlem vše jednoduché, bude třeba objem potrubí měřit ručně.

Objem radiátorů a topného kotle, pokud nemůžete najít jejich technické listy s uvedenými objemy, budete je muset změřit ručně nalitím kapaliny do nádob o známém objemu.

Celkový objem potrubí vypočítané podle vzorce V = 3,14 * r² * L, kde:

• r – poloměr průchodu trubky (jmenovitý průměr trubky v centimetrech rozdělíme na polovinu, získáme poloměr);
• L – celková délka potrubí. Můžete si buď zapamatovat, jakou délku částí potrubí jste zakoupili a kolik jich bylo potřeba, nebo to změřit ručně pomocí metru;
• V – objem potrubí;
• 3,14 – číslo π, které se také používá k měření plochy kruhu a objemu válců.

Dávejte pozor! Všechny hodnoty musí být v centimetrech. Pokud znáte průměr trubky v palcích, převeďte jej na centimetry. Jeden palec se rovná 2,54 centimetru. Výsledkem bude číslo v centimetrech krychlových. Vydělte ho 10 a získáte objem v litrech, protože litr je decimetr krychlový (10 cm³).

Nyní, když znáte objem kotle, všech radiátorů a potrubí, sečtěte všechny tyto hodnoty. Toto je celkový objem vašeho potrubního systému. Vynásobte to 0,15 nebo 0,2 v závislosti na použité chladicí kapalině. To bude objem expanzní nádoby, ideálně vhodný pro váš topný systém. Pravděpodobně nenajdete nádrž této přesné velikosti, takže si kupte nádrž, která je větší než nejbližší dostupná velikost k číslu, které dostanete.

Jak zjistit požadovaný objem expanzní nádoby, pokud nejsou k dispozici údaje o objemu?

V tomto případě vám nabízíme video s jinou metodou počítání:

Jaké expanzní nádoby zvolit pro vytápění?

Expanzní nádoby od Flamco vyrobené v Nizozemsku se na ruském trhu dobře osvědčily díky své spolehlivosti a přijatelné ceně. Hydraulické akumulátory pro topné systémy jsou natřeny červenou barvou, liší se od ostatních zvýšenou odolností membrány vůči vysokým teplotám. Níže vás zveme, abyste se seznámili s nabídkou expanzních nádob společnosti RU100.

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.