Jaký je výpočet expanzní nádoby pro vytápění?

K určení objemu expanzní nádrže, minimální průměr připojovacího potrubí, počáteční tlak plynového prostoru a počáteční provozní tlak v otopné soustavě se vypočítá otopná soustava.

Metoda výpočtu expanzních nádrží je poměrně složitá, ale s minimálním zvážením tohoto problému můžete určit řadu jednoduchých vztahů mezi objemem nádrže a dalšími parametry:

S rostoucí kapacitou topného systému je potřeba větší objem expanzní nádoby.
S rostoucí maximální teplotou vody v topném systému je potřeba větší objem nádrže.
Se zvýšením maximálního přípustného tlaku v topném systému lze objem snížit.
S poklesem výšky od místa instalace expanzní nádoby k hornímu bodu topného systému je možné zmenšit objem nádrže.

Je třeba poznamenat, že expanzní nádoby v topném systému jsou nezbytné nejen pro kompenzaci měnícího se objemu v okruhu topného systému, ale také pro doplnění stávajících úniků chladicí kapaliny. K tomu je v expanzní nádrži zajištěna určitá zásoba vody – provozní objem. Typicky výpočtový algoritmus zahrnuje provozní objem vody ve výši 3% z celkové kapacity topného systému.

Expanzní nádoby

VÝBĚR EXPANZNÍ NÁDRŽE NA PŘÍKLADU VYBAVENÍ ZNÁMÉ ZNAČKY UNIPUMP

Výběr expanzní nádoby musí být vyroben s ohledem na jeho teplotní a pevnostní charakteristiky. Tlak a teplota v místě připojení nádrže nesmí překročit maximální přípustné hodnoty.

Objem expanzní nádrže musí být větší nebo roven objemu získanému jako výsledek výpočtu. Zvýšením objemu nad vypočítanou hodnotu nevznikne žádné hmatatelné poškození.

Při instalaci expanzních nádrží je nutné vzít v úvahu jejich rozměry a korelovat je s velikostí dveřních nebo okenních otvorů, přičemž je třeba vzít v úvahu, že expanzní nádrže o průměru větším než 750 mm a výšce větší než 1,5 m mohou mít k jejich přesunu budou nutné problémy s dopravou a mechanizací. V tomto případě je možné postavit topný systém založený nikoli na jedné expanzní nádrži, ale na několika membránových nádržích menšího objemu.

Měli byste vědět, že při použití glykolových směsí jako chladicí kapaliny je nutné vybrat expanzní nádrž s rezervou o 50% větší, než je hodnota získaná při výpočtu. V opačném případě bude prvním příznakem nesprávně zvolené expanzní nádrže nebo nedostatečného seřízení častý provoz pojistného ventilu.

Začněme tedy s výpočtem. Pro výpočet pracovního objemu membránové expanzní nádrže je nutné určit celkový objem topného systému sečtením vodních objemů kotle, topných zařízení a potrubí.

ČTĚTE VÍCE

Jaký program je potřeba ke skenování dokumentů?

Obsah

Nejjednodušší způsob výpočtu expanzní nádrže v topném systému:
Koeficient tepelné roztažnosti vody
Konstrukce expanzních nádrží

Nejjednodušší způsob výpočtu expanzní nádrže v topném systému:

Po zjištění objemu chladicí kapaliny v systému je nutné jej vynásobit 0,08 – 0,1 tj. přibližně 8-10% objemu topného systému. Můžete tedy zjistit, že systém 100 litrů chladicí kapaliny vyžaduje expanzní nádrž o objemu asi 8-10 litrů.

Objem expanzní nádoby V = (VL x E) / D, kde

– celkový objem systému (kotel, radiátory, potrubí, výměníky atd.)

– koeficient roztažnosti kapaliny %

– účinnost membránové expanzní nádoby

Je poměrně obtížné vypočítat objem topného systému, takže přibližný výpočet lze získat znalostí výkonu topného systému pomocí vzorce založeného na poměru 1 kW = 15 litrů.

Například: topný výkon pro domácnost 45 kW, pak celkový objem (výkon) topného systému VL = 15 x 45 = 675 l.
Expanze kapaliny – 4% přibližně pro systémy ohřevu vody s maximální teplotou až 95°С Pokud systém používá jako chladicí kapalinu etylenglykol, lze přibližný výpočet expanzního koeficientu provést pomocí následujícího vzorce:
10 % – 4 % x 1,1 = 4,4 %
20 % – 4 % x 1,2 = 4,8 % atd.
účinnost membránové expanzní nádrže D = (PV – PS) / (PV + 1), kde
PV – maximální provozní tlak otopné soustavy (výpočtový tlak pojistného ventilu se rovná maximálnímu provoznímu tlaku), pro chaty obvykle postačuje Lišta 2,5
PS – plnicí tlak membránové expanzní nádoby (musí se rovnat statickému tlaku topného systému; (0,5 bar = 5 metrů)

Příklad přibližného výběru nádrže

Vytápěná plocha domu je 400 m², výška systému je 5 m, požadovaný topný výkon je 45 kW, pak objem požadované expanzní nádoby bude:

Jak známo, naprostá většina látek v přírodě má tu vlastnost, že se s rostoucí teplotou rozpíná. Odpovídající charakteristikou je koeficient tepelné roztažnosti, který odráží změnu objemu média nebo lineárních rozměrů tělesa při zahřátí o 1 °C za podmínek konstantního tlaku (v prvním případě hovoříme o koeficientu tepelné objemové expanze, ve druhé – lineární expanze).

Rýže. 1. Závislost objemu vody na teplotě

Koeficient tepelné roztažnosti vody

S rostoucí teplotou se koeficient objemové tepelné roztažnosti vody mění nerovnoměrně (obr. 1): v rozmezí od 0 do 4 °C se objem vody zcela zmenšuje (tato vlastnost hraje důležitou roli u přírodních nádrží), dalším ohřevem se hodnota koeficientu mění, jak ukazuje tab. jeden.

ČTĚTE VÍCE

Jaký druh oleje se používá v hydraulických lisech?

Teplota vody, ° C	Součinitel objemové tepelné roztažnosti, K -1
5-10	0,53-10-4
10-20	1,50·10-4
20-40	3,02·10-4
40-60	4,58·10-4
60-80	5,87-10-4

Co to v praxi znamená. Přibližný objem vody v topném systému jednotlivého domu o tepelném výkonu 30 kW je 450 l (v přibližných výpočtech je povolen odběr 15 l/kW). V tab. jeden Jsou uvedeny výpočty, které ukazují, že při zahřátí z 5 na 80 °C bude nárůst tohoto objemu asi 13 litrů.

Teplota vody, ° C	Součinitel objemové tepelné roztažnosti, K -1	Zvýšení objemu, l
5-10	0,53·10 – 4	0,119
11-20	1,50·10 – 4	0,675
21-40	3,02·10 – 4	2,718
41-60	4,58·10 – 4	4,122
61-80	5,87·10-4	5,283
Celkem: 12,917 2,87 (XNUMX %)

Pro zachycení dodatečného objemu kapaliny vzniklého při jejím zahřívání je topný systém vybaven expanzní nádobou (expansomat). Dříve byly v této kapacitě široce používány otevřené (s přístupem atmosférického vzduchu) nádrže, umístěné v nejvyšším bodě systému – obvykle v podkroví domu. Toto řešení, i když se dodnes používá, nesplňuje moderní požadavky na prvky otopných soustav a přednost je dávána membránové expanzní nádobě: lze ji instalovat kdekoli v domě (i přímo v kotelně), neumožňuje kyslík vstupuje do chladicí kapaliny (tj. hlavní faktor koroze zařízení je eliminován) a pracovní tekutina se neztrácí v důsledku odpařování.

Pokud v otevřeném topném systému vede tepelná roztažnost vody ke zvýšení jejího objemu s výsledným „přebytkem“ pohybujícím se do expanzní nádrže, pak v uzavřeném potrubí bude výsledkem zvýšení tlaku.

hodnota Δp přímo úměrné součiniteli tepelné roztažnosti a nepřímo úměrné součiniteli objemové komprese vody (v závislosti na tlaku v rozmezí 1–25 bar – 49,51∙10 -11 Pa, v hydraulických výpočtech se bere 4,9 ∙ 10-10 Pa):

Δp = β_t • Dt / β_v, Pa.

Prezentováno v tab. jeden Výsledky výpočtu ukazují, jak výrazný je nárůst tlaku při ohřevu vody o 75 °C v uzavřeném potrubí – několikanásobně vyšší než destrukční tlak plného bimetalového radiátoru, nemluvě o dalších prvcích topného systému. Korekce deformace potrubí a zařízení tuto hodnotu sníží, ale situaci radikálně nezmění.

Teplota vody, ° C	Součinitel objemové tepelné roztažnosti, K -1	Zvýšení tlaku, bar (1 bar = 0,1 MPa)
5-10	0,53·10-4	5,41
11-20	1,50·10-4	30,61
21-40	3,02·10-4	123,26
41-60	4,58·10-4	186,93
61-80	5,87·10-4	239,59
Celkem: 346,21

ČTĚTE VÍCE

Jak utěsnit spoj mezi akrylátovou vanou a stěnou?

Konstrukce expanzních nádrží

Kromě nutnosti expanzní nádoby ukazují získané údaje důležitost jejího správného výběru (při nedostatečném objemu je nevyhnutelná destrukce membrány) a také nutnost kompenzovat tepelnou roztažnost vody v uzavřené potrubí i při relativně malém rozdílu teplot. Například v systému zásobování studenou vodou v bytě může nastat nouzová situace, kdy se příchozí voda samovolně ohřeje na pokojovou teplotu a přívodní kohout je uzavřen.

Existují dvě hlavní provedení membránových expanzních nádrží. Nejjednodušší je s membránou membránou (okvětní lístek), pevně upevněnou na spoji poloskořepin. Takové modely mají nižší cenu a jsou široce používány, ale mají nevýhody, z nichž hlavní je kontakt chladicí kapaliny s materiálem těla a nemožnost opravy v případě poškození membrány. Nádrže druhého typu jsou vybaveny výměnnou membránou – balónovou nebo kulovou, umístěnou do těla hrdlem s přírubou ( obr. 2 ). Jsou opravitelné, eliminují korozi kovových stěn z kontaktu s pracovním prostředím a vyznačují se úplnějším vyplněním vnitřního prostoru pouzdra (užitného objemu) než expanzní komory s membránou membrány.

Obr. 2. Návrh expanzních nádrží s vyměnitelnou membránou VRV

Princip fungování obou typů membránových nádrží je stejný: vnitřní objem nádrže je rozdělen elastickou přepážkou na dvě dutiny – vzduchovou a vodní. Když se kapalina v systému zahřeje a její objem se zvětší, je vodní dutina vyplněna napínáním membrány a stlačováním plynu (vzduchu nebo dusíku) v prostoru mezi ní a pouzdrem. Při ochlazení chladicí kapaliny probíhají reverzní procesy – stlačení kapaliny a membrány, expanze plynu.

Tlak vzduchového polštáře je nastaven tak, aby při nefunkčnosti topného systému byl kompenzován statický tlak chladicí kapaliny v něm a membrána byla v rovnovážném stavu (více čtěte v článku o výpočtu a umístění membránové nádrže). Membránové expanzní nádoby se obvykle prodávají s přednastaveným tlakem 1,5 baru. Aby bylo možné regulovat a udržovat předtlak, je membránová nádrž vybavena vsuvkou.

Mezi materiály pro výrobu membrán v současnosti patří různé elastomery – přírodní kaučuk (používaný při výrobě nádrží na zásobování studenou vodou) a syntetický kaučuk – butyl, styren-butadien (SBR), nitril-butadien (NBR), ale i etylen -propylen-dien.monomer (EPDM), který se osvědčil v inženýrských systémech pro různé účely. EPDM membrány jsou elastické, tepelně odolné, hygienické a trvanlivé (životnost se odhaduje na 100 tisíc cyklů dynamického zatížení), proto jsou široce používány v nádržích pro vytápění a zásobování vodou včetně pitné vody. V běžně provozovaných topných systémech nepodléhají membrány expanzní komory náhlým dynamickým vlivům (změna objemu chladicí kapaliny probíhá zcela plynule), proto jsou na ně kladeny hlavní požadavky tepelná odolnost a životnost. EPDM tato kritéria dokonale splňuje.

ČTĚTE VÍCE

Jaké testy mám podstoupit, když mi znecitliví prsty?

Výroba membrán expanzních nádrží je regulována evropskou normou DIN 4807-3 „Expanzní nádrže, elastomerové membrány pro expanzní nádrže. Technické požadavky a testování“ (Expanzní nádoby; elastomerní membrány; požadavky a testování).

Na obr. 3 Zobrazeny náhradní EPDM membrány. K přírubě nádrže se připevňují pomocí protipříruby s navařeným spojovacím šroubením a uprostřed perforovaným děličem průtoku. Pokud membrána praskne (pokud k tomu dojde), je snadné ji sejmout a vyměnit za novou nebo opravit (poškození můžete zalepit sami nebo zajít do nejbližší pneuservisu na vulkanizaci).

Rýže. 3. Náhradní EPDM membrány pro expanzní nádrže

Těleso membránové expanzní nádoby je obvykle vyrobeno z tvárné uhlíkové oceli pomocí hlubokého lisování za studena s následným nátěrem epoxidovým emailem. Vnitřní povrch expanzních komor s vyměnitelnou membránou se obvykle nenatírá a pro eliminaci rizika koroze v důsledku kondenzace je do vzduchové dutiny na provozovně čerpán chemicky neutrální dusík.

Vertikální nádrže o objemu 50 litrů a více jsou zpravidla vybaveny nohami pro instalaci na podlahu. Menší modely (obvykle do 35 litrů včetně) se zavěšují přímo na potrubí nebo se připevňují ke stěně pomocí speciálních držáků (konzol).

Tabulka 4. Technické vlastnosti expanzních nádrží VALTEC

Charakterizace	Hodnota
Pracovní teplota, ° С	–10 až +100
Maximální provozní tlak, bar	5
Tovární tlak v plynové komoře (přednastavený), bar	1,5
Materiál těla	Uhlíková ocel lakovaná červeným epoxidovým polyesterem
Membránový materiál	EPDM
Typ membrány	Vyměnitelné
Životnost při stanovených provozních podmínkách, roky	25

Pohodlnou instalaci expanzních nádob do systémů o výkonu až 44 kW zajišťuje bezpečnostní skupina expanzní nádoby VT.495 (obr. 4), což je dutá ocelová pozinkovaná konzola s přírubou pro montáž na stěnu a předinstalovaná sada vodovodních zařízení skládající se z pojistného ventilu, automatického odvzdušňovače a tlakoměru. K dispozici jsou také dvě závitové trubky – pro připojení skupiny k systému a připojení expanzní nádrže. Rozměry konzolové bezpečnostní skupiny umožňují přímo na ni zavěsit expanzní nádoby o velikosti až 50 litrů.

Rýže. 4. Bezpečnostní skupina expanzní nádoby VT.495

Důležitým a užitečným doplňkem expanzních nádrží topných a teplovodních systémů je také odnímatelný uzavírací ventil VT.538, který umožňuje odpojit membránové nádrže od potrubí bez jeho vyprázdnění.

ČTĚTE VÍCE

Jak rozlišit diferenciální stroj od běžného?

Vážení čtenáři! Od zveřejnění tohoto článku mohlo dojít ke změnám v sortimentu naší společnosti, praxi používání zařízení a regulačních dokumentech. Informace, které vám nabízíme, jsou užitečné, ale slouží pouze pro informační účely.

© Držitel autorských práv Vesta Regions LLC, 2010
Všechna autorská práva vyhrazena. Při kopírování článku je povinný odkaz na držitele autorských práv a/nebo na webovou stránku www.valtec.ru.

Pro zlepšení výkonu webu a jeho uživatelské zkušenosti používáme soubory cookie. Pokračováním v používání stránek souhlasíte s používáním cookies. Cookies můžete vždy zakázat v nastavení vašeho prohlížeče. Přečtěte si více o cookies.

Youtube VKontakte LiveJournal Spolužáci Tik tak Zen Telegram ruTube