Kapacita na expanziu chladiacej kvapaliny je nevyhnutným prvkom vykurovacieho systému. V procese navrhovania vzniká otázka: ako vypočítať expanznú nádrž na vykurovanie, určiť jej objem a rozmery? Parametre budú závisieť od viacerých faktorov, ktoré budú podrobne preštudované v článku.
Na čo slúži expanzná nádrž
Tekutina, ktorá cirkuluje vo vykurovacom systéme, sa pri zahrievaní výrazne rozširuje. Pre rôzne chladiace kvapaliny bude tento koeficient odlišný. Napríklad voda ako chladiaca kvapalina je oveľa efektívnejšia. Má nižší koeficient tepelnej rozťažnosti a vyšší odvod tepla ako etylénglykolová nemrznúca zmes. Zvýšenie hlasitosti tiež závisí od prevádzkovej teploty.
Na kompenzáciu zvýšenia hladiny kvapaliny v systéme je zabudovaná expanzná nádrž, ktorej výpočet bude závisieť od:
- Množstvá tekutiny v systéme.
- Vykurovacie konštrukcie. Existujú dve odrody: uzavretý a otvorený typ. Pre každý z nich sa výpočet objemu vykonáva inak.
- Špičková teplota kvapaliny v systéme. Ak je výpočet založený na prevádzkovej teplote, potom bude veľkosť nádrže nižšia, ale treba brať do úvahy núdzové situácie, keď je chladiaca kvapalina blízko prechodu do parného stavu, čo výrazne zväčšuje jej objem.
- Typ kvapaliny. Používa sa niekoľko rôznych látok: voda, nemrznúca zmes, voda s prídavkom alkoholu, olej. Pre každé z týchto chladív bude výpočet objemu expanznej nádrže odlišný.
Otvorené nádrže
V súčasnosti sa používajú tri typy expanzných nádrží. Najviac predpotopné sa používa v gravitačnom vykurovacom systéme. Ide o otvorenú nádrž. Inštaluje sa v najvyššom bode a slúži nielen na zachytávanie prebytočnej tekutiny, ale pomáha aj odstraňovať vzduch zo systému.
Takéto vykurovanie funguje iba na vode, pretože zvyšok chladív je dosť jedovatý. Ich použitie v otvorenom systéme bude mať za následok otravu výparmi. Hlavnou nevýhodou otvoreného systému je zamŕzanie vody pri nízkych teplotách. Takýto dom nemôže zostať v zime niekoľko dní bez kúrenia. Ak sa to stane, voda expandovaná počas mrazenia praskne vykurovacie potrubie.
Výpočet otvorených expanzných nádrží je založený na koeficiente rozťažnosti vody, pri ktorom táto hodnota závisí od teploty: čím je vyššia, týmväčšiu hodnotu. Na výpočet objemu tekutiny vytlačenej počas ohrevu je potrebné vynásobiť koeficient zodpovedajúci prevádzkovej teplote množstvom chladiacej kvapaliny vo vykurovacom systéme. Tým získate požadovaný objem expanznej nádoby.
Ak napríklad existuje sieť s objemom 400 litrov vody, ktorá pracuje pri teplote 75 stupňov, potom objem expanzie bude: 4000,0258=10,32 litra.
Pri otvorenom systéme nemá zmysel predimenzovať nádrž, pretože takáto konštrukcia umožňuje obtok, ktorý je napojený na kanalizáciu. Ak teplota prekročí nominálnu hodnotu, pretečie do nej prebytočná voda.
Utesnené expanzné nádoby
Ďalším druhom sú expanzné nádrže uzavretého typu. Používajú sa ako v gravitačných systémoch, tak aj pri vykurovaní s núteným obehom. Hlavným rozdielom medzi uzavretými nádržami je ich úplná tesnosť. Toto bolo urobené, aby sa zabránilo kontaktu vody s atmosférickým vzduchom, ktorý obsahuje veľké množstvo kyslíka, čo nepriaznivo ovplyvňuje stav potrubia. Prebytočný tlak je tu vypúšťaný do atmosféry pomocou poistných ventilov.
Výpočet tohto typu expanznej nádoby je rovnaký ako predchádzajúci. Tu však musíte pripočítať objem vzduchu, ktorý sa stlačí, keď sa voda natlačí do nádrže. Na rozdiel od kvapalín majú plyny výraznú schopnosť stláčania. Preto môže byť objem vzduchu v nádrži malý - asi 30% objemu vody.
Ako funguje membránová expanzná nádrž
Hlavnou rozmanitosťou moderných vykurovacích systémov je nútený ohrev s membránovou expanznou nádobou. Od bežnej utesnenej nádoby sa líši prítomnosťou gumovej vrstvy, ktorá oddeľuje tekutú časť od vzduchu.
Keď je systém úplne naplnený, kvapalina v nádrži dosiahne hornú úroveň membrány. Počas zahrievania sa chladivo začne rozpínať a po prekonaní odporu membrány a vzduchu stúpa na hornú úroveň nádrže, kým sa tlak stlačeného vzduchu a tlak chladiva nevyrovnajú. Ak tlak nemrznúcej zmesi výrazne prekročí povolené hodnoty, poistný ventil bezpečnostného systému bude fungovať.
Pri výpočte expanznej nádoby pre uzavretý typ vykurovania sa koeficient rozťažnosti koriguje na použitie nemrznúcej zmesi. Zväčší svoj objem o približne 15 % viac vody.
Výpočet uzavretej expanznej nádrže membránového typu
Pri určovaní veľkosti membránového typu nádrže môžete postupovať jednoduchou cestou. S vedomím, že koeficient rozťažnosti vody pri teplote 80 stupňov je 0,029, rovnako ako objem systému, je možné vykonať primitívny výpočet.
Povedzme, že v systéme je 100 litrov. Vynásobením množstva kvapaliny koeficientom dostaneme expanzný objem 2, 9. Pre zjednodušený výpočet je potrebné túto hodnotu zdvojnásobiť. Okrem toho si pamätajte, že expanzia nemrznúcej zmesi je približne o 15% väčšia ako voda a túto hodnotu pridajte. Staloasi 7 l.
Pre presnejší výpočet expanznej nádrže použite vzorec:
V=(Ve + Vv)(Pe + 1) / (Pe - Po), kde
V- požadovaný objem membránovej nádrže pre vykurovací systém.
Ve - objem chladiacej kvapaliny získaný pri zahrievaní systému. Toto je súčet všetkých ohrievačov, potrubí, kotla.
Vv - objem vodného uzáveru v nádrži. Inými slovami, množstvo kvapaliny, ktoré je vždy prítomné v nádrži v dôsledku hydrostatického tlaku. Približne 20 % v malých nádržiach a asi 5 % vo veľkých. Ale nie viac ako 3 roky.
Po - konštantný tlak. Závisí od výšky stĺpca kvapaliny v systéme.
Pe – maximálny tlak, ktorý nastane pri aktivácii bezpečnostného ventilu.
Záver
Výpočet expanznej nádrže je jednoduchý proces dostupný každému, kto pozná jednoduchú aritmetiku. Je len potrebné vziať do úvahy konštrukciu vykurovacieho systému, jeho objem a typ chladiacej kvapaliny.
