Membránové expanzní nádoby pro vytápění. Podrobná analýza.
Membránové nádrže lze rozdělit do dvou hlavních skupin: expanzní nádrže pro topné systémy a membránové nádrže (hydraulické akumulátory) pro zásobování vodou. Tyto nádrže jsou vizuálně podobné, ale mají zásadní funkční rozdíly. Pojďme diskutovat o membránových expanzních nádržích pro vytápění.
1. Co je membránová expanzní nádrž?
Membránová expanzní nádoba je zařízení, které se používá ke kompenzaci nárůstu objemu vody v důsledku její tepelné roztažnosti v topných, chladicích a solárních systémech. Expanzní nádrže lze také použít v systémech zásobování teplou vodou k ochraně sanitární vody před tepelnou roztažností. Díky použití expanzní nádoby se do určité míry sníží nežádoucí kolísání tlaku v systému a zvýší se stabilita systému. Nádrž lze s jistotou nazvat bezpečnostním zařízením, které zajišťuje efektivní a bezpečný provoz inženýrských systémů budovy.
Poznámka: Expanzní (kompenzační) nádrže uzavřeného typu se také nazývají expanzní nádrže nebo expanzní nádrže (z anglického slova „expansion“ – expanze).
2. Otevřené a uzavřené nádrže
Většina látek se při zahřívání rozpíná. Atomy a molekuly hmoty se začnou pohybovat rychleji. V pevných látkách dosahují atomové vibrace větší amplitudy a vyžadují více volného prostoru, což má za následek expanzi tělesa. Podobné procesy probíhají u kapalin, ale ve výraznější míře. V důsledku tepelné roztažnosti jsou inženýrské systémy obsahující chladicí kapaliny vystaveny vážným nárazům. Pokud v uzavřeném systému není žádná nádoba, kudy může proudit přebytečná chladicí kapalina, povede i mírné zvýšení teploty ke zvýšení tlaku, který může překročit maximální přípustnou hodnotu pro prvky hydraulického systému.
Kvůli tepelné roztažnosti se již v 19. století začaly v topných systémech používat otevřené topné systémy, jejichž zvláštností bylo použití expanzních nádob otevřeného typu, které kompenzovaly nárůst objemu vody v systému. Otevřené expanzní nádoby, běžné v minulosti, byly běžnou kovovou nádobou instalovanou v horní části budovy (například na půdě domu) a doplňovanou vodou při jejím odpařování a měly řadu nevýhod, takže se v současnosti prakticky nepoužívají.
- Zvýšená těkavost kapaliny a potřeba neustálého doplňování;
- Drahá a složitá instalace (instalace na samém vrcholu topného systému);
- Poskytování izolace a ochrany proti zamrznutí během chladných období;
- Možnost provozu systému pouze při nízkém tlaku;
- Neustálý kontakt pracovní kapaliny s atmosférou vede k častému pronikání vzdušných plynů (dusík, kyslík) do chladicí kapaliny, což způsobuje řadu problémů, jako jsou: potíže s cirkulací chladicí kapaliny, prodloužené zahřívání systému, kavitace v potrubí, kavitace v potrubí, kavitace v potrubí. čerpadel, poškození potrubí a zařízení způsobené korozí, hlukem a vibracemi.
V současné době je naprostá většina topných/chladicích/solárních systémů uzavřená, tepelná roztažnost je kompenzována membránovou expanzní nádobou.
- Snížení koroze v topném systému;
- Snížení celkových tepelných ztrát;
- Snížení znečištění ovzduší v topném systému;
- Jednoduchá a levná instalace, žádné spojení s místem instalace;
- Snadnější provoz systému, není třeba neustále doplňovat chladicí kapalinu;
- Vysoká spolehlivost a hospodárnost systému.
Otevřený topný systém
Uzavřený topný systém
3. Instalace, instalace a připojení expanzní nádoby
Membránové expanzní nádoby mohou být instalovány v jakékoli části budovy. Nejčastěji se pro snadnou údržbu instalují do topné jednotky nebo kotelny. Místo instalace expanzní nádoby by mělo zajistit snadnou údržbu. Montáž se provádí tak, aby byl přístup ke vzduchové vsuvce, přírubě a spojovacím armaturám. Pro zajištění dlouhé životnosti a bezpečnosti systému se doporučuje, aby byly nádrže instalovány a připojeny k systému v místě s nejnižší teplotou chladiva – zpětném potrubí systému před vstupem do kotle nebo výměníku tepla. Doporučuje se instalovat expanzní nádobu svisle, spojovací trubkou dolů nebo nahoru a vzduchovou vsuvkou nahoru.
Pozor! Ujistěte se, že nastavíte předtlak v nádrži podle statické výšky systému nad nádrží!
4. Konstrukce expanzní nádrže
Konstrukce expanzní nádrže je ocelová nádrž, uvnitř rozdělená pryžovou membránou na dvě dutiny, z nichž jedna je naplněna dusíkem/vzduchem* a druhá část přijímá přebytečné chladivo ze systému. Zpočátku je celý objem expanzní nádrže zcela obsazen dusíkem; Při zahřívání chladicí kapaliny se její objem zvětšuje, což vede ke stlačení dusíku. Tlak dusíkové pokrývky se zvyšuje a vyrovnává tlak v topném systému na dané statické úrovni. Když se teplota chladicí kapaliny a tím i její objem sníží, tlak dusíkové pokrývky vrátí chladicí kapalinu zpět do systému, čímž zabrání poklesu tlaku v systému pod nastavenou úroveň.
Pozor! Výrobci důrazně doporučují pumpovat do plynové dutiny spíše neutrální dusík než atmosférický vzduch, který obsahuje vodní páru a kyslík. Pokud je v plynovém polštáři kyslík, nevyhnutelně začne intenzivní koroze kovu těla nádrže použití atmosférického vzduchu výrazně snižuje životnost membránové nádrže. V naprosté většině případů je brzké selhání nádrže spojeno s korozí nádrže v důsledku vstřikování atmosférického vzduchu, nikoli s kvalitou nádrže samotné.
5. Typy membrán
Membrána je hlavním prvkem ovlivňujícím výkon a spolehlivost membránových nádrží. Membrána je určena k rozdělení membránové nádrže na dvě dutiny – vodu a plyn. Membrána je často vyrobena z materiálu EPDM*, ale lze nalézt i jiné materiály.
Membrány lze rozdělit na dva hlavní typy – membránové a komorové.
Expanzní nádoba s membránou
Membrána je pevně upevněna uvnitř kontejneru po obvodu a rozděluje nádrž na dvě oddělení. Tento typ membrány se často nazývá „nevyměnitelný“, pokud je poškozen, je možná pouze kompletní výměna nádrže.
Při změně objemu kapaliny v topném systému se membrána v nádrži pohybuje jedním nebo druhým směrem. V důsledku toho se také mění objem obsazený kapalinou v nádrži. Dusík nebo stlačený vzduch na druhé straně membrány působí jako pružina, udržuje provozní tlak chladicí kapaliny a zabraňuje činnosti pojistného ventilu.
Hlavní výhodou nádrže s membránovou membránou je její nižší cena ve srovnání s nádrží s komorovou membránou.
- Nemožnost výměny membrány;
- Chladivo má přímý kontakt s vnitřní stěnou nádrže, přítomnost kyslíku může vést ke korozi kovu těla nádrže. Snížená životnost nádrže;
- Vysoké požadavky na úpravu vody.
Pro svůj hruškovitý tvar se balónkové membráně lidově říká „hruška“. Chladivo v nádržích tohoto typu je vždy zcela obsaženo v membráně a nemá žádný kontakt s kovovým povrchem nádrže, proto vnitřní povrch nádrže nevyžaduje speciální nátěr, což výrazně snižuje riziko koroze. Takové membrány jsou velmi spolehlivé a mají dobrou odolnost proti opotřebení. Výhodou hruškovité membrány je, že ji lze snadno vyměnit za novou. Výměna membrány se provádí přes přírubu zajištěnou několika šrouby. Pro velké objemy expanzní nádrže je balónková (hruškovitá) membrána připevněna svým zadním koncem k vsuvce pomocí závitového spojení pro stabilizaci náplně.
*Poznámka! EPDM je zkratka pro Ethylene Propylene Diene Monomer nebo etylen-propylenový kaučuk – jedná se o syntetický elastomer, který je odolný vůči ozónu, slunečnímu záření, chemikáliím (zředěným kyselinám, zásadám a polárním rozpouštědlům) a je také velmi elastický při nízkých teplotách. Používá se ve styku s potravinami nebo nápoji, v chladicích systémech automobilového vzduchu a v pryžových výrobcích, které fungují v hydraulických kapalinách na bázi esterů kyseliny fosforečné.
6. Jak funguje expanzní nádrž?
1. Plnění systému
2. Spuštění systému
3. Provoz systému
4. Chlazení
5. Tlaková nádrž
7. Výběr expanzní nádoby pro topný systém
Instalace expanzní nádoby nesprávné velikosti nebo nesprávná instalace může způsobit poruchu nebo dokonce selhání topného systému. Na našem webu se ve specializovaném článku „Metodika pro výpočet a výběr nádrží pro topné systémy“ můžete seznámit s podrobným výpočtem výběru nádrže. Doporučujeme svěřit takové výpočty a instalaci odborným instalačním organizacím, ale „vášniví“ kupující si tyto výpočty mohou provést sami.
Pro rychlý, ale velmi přibližný výpočet objemu expanzní nádoby můžete použít následující parametry: 10–15 % objemu systému, pokud je chladicí kapalinou voda, a 15–20 % v případě směsi vody a glykolu s Jako chladicí kapalina se používá procento glykolu nejvýše 50 %.
Objem otopné soustavy lze vypočítat součtem množství vody obsažené ve zdrojích tepla (kotle, výměníky tepla atd.), vyrovnávacích nádržích, dopravních potrubích a spotřebičích tepla (radiátory, vytápěné podlahy, konvektory atd.). Pokud takové údaje neexistují, můžete velmi přibližně určit objem systému na základě výkonu kotle v poměru 15 litrů na 1 kW výkonu kotle.
Se správným nastavením pojistného ventilu přímo souvisí i optimální volba objemu expanzní membránové nádrže. Objem expanzní nádoby se volí tak, aby při zahřátí chladicí kapaliny na maximální provozní teplotu nepřekročilo zvýšení tlaku v topném systému přípustnou hodnotu (zůstalo pod reakčním tlakem pojistného ventilu).
Pozor! Stejný systém s různými typy chladicí kapaliny může vyžadovat nádrže různých objemů. Větší expanzní nádrž bude vyžadována v systému, který používá nemrznoucí chladicí kapalinu na bázi směsi voda-glykol, protože expanzní koeficient roztoků glykolu je o něco vyšší než koeficient vody. Při přechodu z vodního systému na glykolový systém tedy může být nutné vyměnit nádrž za větší nebo nainstalovat další expanzní nádrž.
Tabulka č. 1. Koeficient tepelné roztažnosti systémových kapalin, %
Tabulka č. 2. Odhadovaná kapacita chladicí kapaliny v systému
Konvektory a/nebo vzduchové vytápění
Indukční ohřívací zařízení
Systémy ohřevu vzduchu
Různá zařízení dálkového vytápění
Ocelové trubkové radiátory
Různá chladicí zařízení
Teplé podlahy a/nebo stropy
Rozsáhlý potrubní systém (teplárna)
Tabulka č. 3. Účinnost při různých hodnotách počátečního a konečného tlaku
8. Jaké komponenty je nutné k nádrži dokoupit?
8.1 Povinným prvkem systému s expanzní nádrží je přítomnost pojistného ventilu. Pro pojistné ventily existuje několik možností – ventily s pevnou hodnotou odezvy a složitější pojistné ventily s možností nastavení hodnoty odezvy.
Na ruském trhu jsou výrobci z Německa a Itálie již mnoho let sebevědomými lídry, pokud jde o kvalitu a spolehlivost. V první řadě doporučujeme věnovat pozornost značkám RBM, Itálie a Watts, Německo.
Pojistné ventily RBM
Pojistné ventily Watts
8.2 Důrazně se doporučuje, aby každá nádrž byla vybavena uzavíracími ventily, které umožní odpojení nádrže a údržbu bez vyprázdnění celého systému.
Bezpečnostní armatury pro nádrže
8.3 Malé nádrže, které nemají podlahové nohy, se často nazývají závěsné nádrže. K jejich instalaci se používají konzoly.
Držáky pro zavěšení nádrží
8.4 Pro závěsné nádrže o velikosti připojení ¾ existují hotová řešení: konzoly – bezpečnostní skupiny kotle s možností připojení nádrže. Jedná se o pohodlné bezpečnostní zařízení, které se připevňuje na stěnu a je již vybaveno pojistným ventilem, manometrem, odvzdušňovacím otvorem a uzavíracími armaturami.
Bezpečnostní skupiny kotlů s možností připojení zásobníku
13 928.01 p.
5% sleva Propagační kód Stout5 Přidat k oblíbeným Porovnat Stout membránová přípojná skupina nádrže
9. Jaké značky tanků se vyplatí koupit?
Na ruském trhu je velké množství výrobců a značek po přečtení různých článků, hodnocení a fór na internetu může být kupující ještě zmatenější. Někdo chválí jednu značku, někdo si myslí, že ta samá značka je naopak nekvalitní – to vše jsou velmi subjektivní názory. Přední evropští a ruští výrobci používají pro výrobu a testování nádrží přibližně stejný automatizovaný proces, který minimalizuje pravděpodobnost výrobních vad. Lví podíl na poruchách nádrží je spojen s banálním nedodržením provozních parametrů a požadavků.
Nebudeme hodnotit nejlepší nebo nejhorší, řekneme vám o hlavních výrobcích.
9.1 Reflex je německá značka s výrobními závody v Německu, Turecku a Polsku. Patří do prémiového segmentu, je velmi spolehlivý, osvědčil se mezi profesionálními montážníky i koncovými spotřebiteli. Mezi dováženými značkami patří k nejoblíbenějším. Cena nádrže je poměrně vysoká.
9.2 Wester je ruská značka, která jako první organizovala výrobu membránových nádrží v Rusku. Klíčovou součástí nádrže je membrána, dodávaná z Itálie od předních světových výrobců Sefa a Oldrati. Můžeme s jistotou říci, že dnes je to nejprodávanější značka, která má dobrou kvalitu a cenovou dostupnost. Některé známé značky jsou vyráběny v závodě OEM společnosti Wester. Ekonomičtější řada tohoto výrobce je vyráběna pod značkou Impero.
9.3 Flamco je nizozemská značka s výrobními závody v Nizozemsku a Rusku. Jedná se o globální značku s vysokou úrovní kvality a hodnoty. Výroba v Rusku byla organizována poměrně nedávno, ale společnost sebevědomě nabírá na síle.
9.4 Gilex je dalším ruským výrobcem, který vyrábí cenově dostupné produkty.
Před pár lety byly italské značky na ruském trhu velmi oblíbené, ale v posledních letech se jejich přítomnost výrazně snížila a tento trend pokračuje.
Pozor! Existuje také obrovské množství značek (OEM), které nejsou sami výrobci, ale pouze sídlí v jiných továrnách. V takových případech doporučujeme ujasnit si, ve kterém výrobním závodě se taková značka vyrábí.
Zdroje: Technický katalog Flamco 2017, G. Kell 1975, Åke Melinder 2007
Je zakázáno kopírovat a přepisovat informace ze stránek, včetně částečných, bez souhlasu správy stránek a poskytnutí odkazu na zdroj.