Jak vypočítat expanzní nádobu pro topný systém?
K vyvážení autonomního topného systému se používá expanzní nádrž.
Jeho úkolem je vyrovnat objem chladicí kapaliny ohřáté na vysoké teploty a udržet daný tlak.
Spolehlivost provádění funkcí přiřazených tomuto prvku závisí na tom, jak správně je vybrán jeho objem.
Tento parametr není konstantní a závisí na konkrétních podmínkách. Níže zvážíme, jak vypočítat expanzní nádrž pro uzavřený topný systém.
Princip činnosti expanzní nádoby
Princip činnosti kompenzačního zařízení je jednoduchý, neobsahuje žádná složitá technická řešení. Sebemenší chyba ve výpočtu však může vést k selhání topného systému jako celku.
Vnitřní prostor nádrže je rozdělen na dvě části elastickou membránou. Horní dutina se nazývá vzduchová dutina – je do ní pumpován vzduch. Účelem této operace je vytvoření počátečního tlaku v nádobě. Voda ze systému je přiváděna do spodní dutiny. Jakmile membrána zaujme stabilní polohu – leží na hladině kapaliny, lze systém považovat za připravený k provozu.
Princip činnosti uzavřené expanzní nádoby
Zahřátá chladicí kapalina expanduje a její přebytek vstupuje do nádrže a posouvá membránu směrem ke vzduchové komoře. Jakmile se voda začne ochlazovat, membrána se pod tlakem vzduchu vrátí do původní polohy, čímž se udržuje nastavený tlak v topném systému.
Příliš velká expanzní nádoba není schopna vytvořit požadovaný tlak v systému. Nedostatečná kapacita kompenzačního zařízení mu nedovolí přijmout veškerou přebytečnou expandovanou vodu.
Proto je tak důležité správně vypočítat optimální objem tohoto důležitého prvku autonomního topného systému.
V topném systému musí být bezpodmínečně instalována expanzní nádrž pro vytápění. Proč je to potřeba, přečtěte si na webu.
Schéma vytápění pro dvoupodlažní dům je uvedeno zde. Jaký je zásadní rozdíl od systému vytápění dvoupodlažního domu?
V tomto přehledu jsou popsány způsoby vypouštění vzduchu z topného systému.
Směrné hodnoty pro obsah vody v topných systémech
Chcete-li určit objem expanzní nádrže, musíte vědět, kolik chladicí kapaliny se vejde do topného systému. Tento parametr se rovná součtu objemů kotle, potrubí a topných zařízení.
Přibližně na 1 kW výkonu systému připadá:
- 7 litrů – při použití v konvektorovém systému;
- 10,5 litru – pokud jsou radiátory instalovány jako topná zařízení.
Přítomnost vyhřívaných podlah vyžaduje objem chladicí kapaliny 17 l/kW.
Výpočet kapacity topného systému je poměrně složitý; Spotřebitel, který nemá technické znalosti, může použít přibližný vztah – 1 kW výkonu kotle = 15 litrů objemu chladicí kapaliny.
Například při výkonu kotle 25 kW bude objem vody v systému:
25 x 15 = 375 (litrů).
Objem expanzní nádoby
Volba velikosti expanzní nádrže závisí na třech hlavních parametrech:
- objem chladicí kapaliny v systému – čím větší je, tím větší by měly být rozměry nádrže;
- teplota chladicí kapaliny – čím vyšší je ohřev, tím větší by měla být kapacita expanzní nádrže;
- tlak v systému – čím vyšší je jeho přípustná hodnota, tím menší by měl být objem nádrže.
Jinými slovy, objem expanzní nádoby je přímo závislý na množství chladicí kapaliny a její teplotě a nepřímo závislý na tlaku v topném systému.
Koeficient zvětšení objemu směsi voda/voda-glykol v závislosti na teplotě
Jak je známo z fyzikálních zákonů, všechny kapaliny se při zahřívání roztahují (jako ostatně všechna tělesa). Tuto skutečnost je třeba vzít v úvahu při výpočtu objemu expanzní nádoby.
Voda zvětší svůj objem při zahřátí na 95 0 C o 4 %. Toto tvrzení je poměrně přesné, takže jej lze bez obav použít ve výpočtech.
Pokud je jako chladicí kapalina použita směs vody a glykolu, obraz se poněkud mění v závislosti na obsahu etylenglykolu.
Expanzní nádoba v topném systému
V tomto případě je koeficient roztažnosti pracovní tekutiny určen následovně:
- 4 % x 1,1 = 4,4 % – s obsahem ethylenglykolu 10 % z celkového objemu chladicí kapaliny;
- 4% x 1,2 = 4,8% – pokud je objem ethylenglykolu ve směsi 20% atd.
Výše uvedené hodnoty se budou lišit v závislosti na teplotě, na kterou se chladicí kapalina zahřeje. Například při 80 stupních bude koeficient roztažnosti vody 0,0290. Pokud je 10 procent jeho objemu nahrazeno etylenglykolem, bude koeficient roven 0,0320. Směs glykolu půl na půl s vodou (50 %) je charakterizována koeficientem expanze 0,0436.
Výpočet objemu expanzní nádoby pro vytápění
Základní vzorec, podle kterého můžete vypočítat požadovaný objem expanzní nádrže, vypadá takto:
V = (VL x E) / DKde
VL je celkový výkon otopné soustavy, který zahrnuje objem kotle, všech tepelných akumulátorů (konvektory, radiátory atd.) a potrubí;
- E – koeficient roztažnosti pracovní kapaliny (chladiva);
- D – účinnost expanzní nádoby (membrány).
Poslední parametr závisí na dvou veličinách – tlaku:
- PV — maximální počet pracovníků v systému;
- PS – nabíjení membránové nádrže.
U chat je považováno za dostatečné PV = 2,5 bar.
PS se musí rovnat statickému tlaku topného systému a bere se jako 0,5 bar = 5 m.
Vytápění s přirozenou cirkulací se pro zjevné nevýhody tohoto systému využívá stále méně. Uzavřený topný systém s nuceným oběhem má řadu výhod.
Níže můžete vidět instalační schéma oběhového čerpadla v topném systému.
Příklad výpočtu
Jako příklad zvažte topný systém chaty o rozloze 300 metrů čtverečních. m pro zajištění autonomního vytápění byl instalován kotel o výkonu 30 kW. Navíc je použit tepelný akumulátor o objemu 1000 litrů. Výška systému je 5 metrů.
Nejprve spočítejme celkový objem chladicí kapaliny:
VL = 30 x 15 + 1000 = 1450 (litrů)Kde
- 30 – výkon kotle, kW;
- 15 – měrný objem chladicí kapaliny na 1 kW výkonu kotle, litry;
- 1000 je objem akumulační nádrže.
Dále přejdeme k výpočtu účinnosti membránové nádrže:
D = (PV – PS) / (PV + 1)
V našem příkladu:
- PV = 2.5 bar;
- PS = 0.5 bar.
Proto D = (2.5 – 0.5) / (2.5 + 1) = 0.57
Nyní můžete určit objem nádrže:
V = 1450 x 0,04 / 0,57 = 101,75 (litrů), kde
0,04 – koeficient roztažnosti chladicí kapaliny (v našem případě je to voda bez přidání glykolu).
Výrobci vyrábějí expanzní nádoby určité velikosti, takže není vždy možné koupit nádobu, jejíž objem se rovná vypočítanému.
V takových případech musí být výsledek výpočtu zaokrouhlen nahoru. V našem případě bude nejbližší standardní hodnota 110 litrů. Toto je druh tanku, který byste si měli koupit.
Doporučení specialistů
Uzavřená expanzní nádoba nemusí být instalována v nejvyšším bodě systému.
Hlavní výhoda membránových kompenzátorů spočívá právě v možnosti umístění na místo nejvhodnější pro instalaci a provoz.
Malé nádrže o objemu 20-25 litrů jsou obvykle instalovány v systémech s oběhovým čerpadlem o výkonu 1,2 kW. Zvýšení kapacity na 20-60 litrů povede ke zvýšení výkonu čerpadla na 2,0 kW.
V prodeji jsou kompenzační přístroje o objemu 100-200 litrů. Kromě svého přímého účelu mohou plnit roli akumulační nádrže na teplou vodu. Je pravda, že je lze takto použít pouze v případě, že je hlavní zdroj teplé vody na krátkou dobu vypnutý.
Standardní velikosti expanzních nádrží pokrývají poměrně široký rozsah. Mezi nimi jsou modely s tak velkými rozměry, že standardní dveře neumožňují jejich přenesení do místnosti. V takové situaci je lepší nahradit jeden obrovský kontejner několika malými. Hlavní věc je, že jejich celkový objem se rovná vypočítanému.