Reflex a jeho komplexní program je již dlouhá léta na špici boje se „zavzdušňováním“ otopných a chladicích soustav
Vzduch, ale přesněji plyny v těchto soustavách, jsou nejčastější příčinou poruch cirkulace, a tím předávání tepla, hluku a nadměrného opotřebování všech komponentů soustav.
Vzduch v oběhové vodě soustav je bohužel skutečnost, kterou si vědomě příliš nepřipouštíme. Z tradice žijeme v přesvědčení, že prosté odvzdušnění nás problémů zbaví. Běžně používaná voda pro plnění soustavy s teplotou kolem 10 °C obsahuje víc než 22 litrů rozpuštěného vzduchu na 1 m3 ! Toto množství přinášíme s každým kubíkem při plnění a doplňování vody do soustavy. Tato hodnota odpovídá atmosférickému tlaku. Ve skutečnosti jsou hodnoty vyšší, vzhledem ke skutečnému tlaku v přívodním potrubí vody. Provede-li se první napuštění soustavy s objemem 10 m3, dostane se do soustavy cca 220 litrů vzduchu. Soustava se odvzdušní, avšak toto množství zůstává, protože je ve vodě rozpuštěné!
Budeme-li ignorovat příčiny, nemá naprosto smysl bojovat proti následkům. Proto existuje množství zdánlivě nepochopitelných případů zavzdušňování, proto je neúčinná celá řada opatření.
Řešení je pouze jediné: zbavme vodu vzduchu a ostatních plynů!
Firma Reflex na základě výzkumu při vývoji svých zařízení a dlouholetých zkušeností s efektivitou jejich provozu nabízí možnost účinně s plyny v soustavách bojovat pomocí expanzních a odplyňovacích automatů.
Čerpadlové expanzní automaty Variomat a Gigamat
s těmito základními funkcemi: udržování tlaku, odplyňování a doplňování.
Udržování tlaku znamená:
- mít v soustavě konstantní tlak v rozmezí 0,4 bar
- zamezení vzniku podtlaku a tím přímému nasávání vzduchu do soustavy
Nastavovací hodnota minimálního provozního tlaku p0 = pst [bar] + 0,2 bar (to je u všech zařízení Reflex havarijní hodnota nízkého tlaku v soustavě), expanzní automat potom pracuje v rozmezí tlaků p0 + 0,3 bar (počáteční tlak pa) a + 0,4 bar (konečný tlak pe).
Odplyňování znamená:
- odstranit při procesu plnění a doplňování do soustavy „zavlečený“ vzduch a uvolněné plyny
režim a: trvalé odplyňování, po uvedení soustavy do provozu, délku nastaví servis podle jejího objemu - odstranit plyny, které se během provozu trvale dostávají do topné soustavy difúzí pro plyny propustnými díly (těsněními, hadicemi, trubkami z plastických hmot a podobně)
režim b: intervalové odplyňování, zadá se délka a cyklus intervalů, používá se jen u problémových soustav, kde nestačí standardní režim, a to je
režim c: tlakové odplyňování, dochází k němu automaticky při každém nárůstu tlaku v soustavě a přepuštění části vody do nádoby expanzního automatu a při každém doběhu čerpadla, přečerpávajícího vodu zpět do soustavy při poklesu tlaku v soustavě, protože se několik sekund před vypnutím čerpadla otevře současně přepouštěcí ventil z důvodů hydraulické stabilizace.
Beztlaká nádoba expanzního automatu je místo s nejnižšším tlakem v soustavě a ve vodě zůstane rozpuštěné množství plynu odpovídající barometrickému tlaku.
Doplňování znamená:
- doplnit objem vody ztracený uvolněným vzduchem
- automaticky doplnit drobné ztráty soustavy
- doplňované množství je kontrolováno, doba doplňování max. 30 min., cyklus max. 3× za dvě hodiny
obr. 1 Variomat pro výkony soustavy do 8 MW
obr. 2 Gigamat pro výkony soustav do 30 MW (vyšší výkony na základě poptávky)
Podtlakové odplyňovací automaty Servitec
obr. 3 Standardní zařízení pro soustavy do 200 m3
Servitec může spolupracovat s jakýmkoli zdrojem udržování tlaku v soustavě a je velice vhodný pro rekonstrukce a soustavy s trvalými problémy se zavzdušňováním. Standardní zařízení jsou pro soustavy do objemu 200 m3, větší soustavy na základě poptávky.
Servitec přepouští vodu ze soustavy do podtlakové trubky a zpět v závislosti na nastaveném režimu odplyňování. V odplyňovací trubce servitecu se dosahuje téměř vakua. Podtlak v trubce je vytvářen dýzou, rozprašující nastřikovanou vodu a dimenzovanou tak, že čerpadlu „nestačí“. Ve vakuu je rozpustnost plynů ve vodě téměř nulová. Při dosažení spodní hladiny čerpadlo vypne, hladina v trubce začne stoupat a vytlačí uvolněný plyn přes speciální armaturu do atmosféry.
Jak a které plyny se do uzavřené soustavy dostanou?
- Plnící a doplňovací vodou asi 12 mg/litr O2 + 18 mg/litr N2 = 30 mg/litr, to je 0,0228 litru vzduchu v jednom litru vody. Pro 1 m3 vody je to již výše uvedených 22,8 litru vzduchu. Tyto hodnoty odpovídají rozpustnosti vzduchu ve vodě při atmosférickém tlaku = obsah vzduchu v povrchové vodě.
- Difúzí propustnými materiály, ze kterých je soustava sestavena, čím více těsnění, rozdělovačů, armatur, hadic, trubek z plast. hmoty, tím více vzduchu se do soustavy dostává. Hnací silou není rozdíl tlaků v soustavě, ale snaha vody o vyrovnávání i nejnepatrnější rozdílů mezi nasyceností existující a možnou za určitého tlaku. To v praxi znamená, že za plyn, který se ve vyšších místech soustavy vlivem poklesu tlaku uvolní, má voda, v nejnižších místech soustavy s nejvyšším tlakem, velikou snahu koncentraci odpovídající tomuto tlaku doplnit. A právě difúzí se jí to daří, pokud jí to ovšem ještě nezjednoduší vzduchový polštář v expandéru.
- Bakteriemi – plyn z hnilobných procesů.
- Produkty chemické reakce, např. při korozi vodovodního potrubí.
V jaké formě existuje plyn v otopném systému?
- V rozpuštěné formě, to znamená, že plyny jsou neviditelné, rozpustnost plynů je popsána Henryho zákonem. Rozpustnost roste úměrně s tlakem a klesá s rostoucí teplotou. Rozpuštěné plyny jsou nežádoucí jen tehdy, pokud působí destrukčně, např. kyslík (vzduch ≅ 20 % kyslíku + 80 % dusíku), vyvolá chemickou reakci a způsobuje korozi železa.
Dusík, který se právě prostřednictvím vzduchu do zařízení dostává, je plyn inertní, nevyvolává žádné chemické reakce a v rozpuštěné formě nezpůsobuje žádné problémy. - Ve volné formě, to znamená, že plyny jsou ve formě bublinek. To je případ, kdy je voda přesycena a žádný další plyn se nerozpouští. Je to jako s cukrem v kávě, jestliže ho do ní nasypeme příliš, část cukru se již není schopna rozpustit.
Tyto plyny se převážně vyloučí:
- na horkých stěnách – např. v kotli
- v místech s nízkým tlakem – v nejvyšších místech soustavy a obzvlášť potom „zlobí” v radiátorech.
Nemá tedy žádný smysl, umísťovat mechanické odlučovače vzduchu dole v kotelnách, kde je nejvyšší tlak v soustavě. Tady se vzduch z vody vytlačit nedá. Dochází k tomu ve vyšších podlažích (a v tom nejvyšším obvzláště). Podle Henry diagramu s klesajícím tlakem klesá i schopnost vody rozpouštět plyn a část jej tady oběhovou vodu opouští, zejména v radiátorech, kde pomohou i termostatické ventily. Zavzdušněné radiátory nehřejí, protože kde je vzduch, není voda a kde není voda, není teplo.
Ve volné formě jsou plyny příčinou nejen poruch při cirkulaci, ale také hluku. Bublinky vzduchu jsou dokonce schopné „smirkovat” vnitřní plochy potrubí. Výsledkem je kal, který se usazuje v nejnižších místech, a je příčinou poruch armatur a tím omezení možnosti řízení tepelných soustav.
Kyslík se chová jinak než dusík. Intenzivně vyhledává železné materiály, čím jich je víc, tím rychleji a rovnoměrněji s nimi reaguje a úbytek materiálu v takovýchto případech je zanedbatelný. Při pokusech bylo prokázáno, že v zařízení vyrobeném výlučně z ocelové trubky s objemem 2 000 litrů došlo k odbourání kyslíku pod hodnotu 0,1 mg/l za méně než 7 hodin. To je hodnota pro teplovodní vytápění do 100 °C, při které nedochází k žádné nebo jen k naprosto zanedbatelné korozi. Případné nasazení chemických inhibitorů s vazbou kyslíku tuto situaci ještě zlepšuje.
Jak tedy plyny, a teď vlastně jen dusík, dostat z otopné soustavy ven?
Docela jednoduše!
A: Expanzním automatem Variomat nebo Gigamat
Expanzní automat Variomat a Gigamat řízeně přepouští část topné vody ze soustavy do nádoby, ve které je pouze atmosférický tlak. Voda je uskladněna ve vaku nádoby a tím je bezpečně zamezen styk se vzdušným kyslíkem. Prostor mezi stěnou vaku a stěnou nádoby je propojen s atmosférou.
Soustavu naplníme vodou 10 °C a následně ohřejeme na 70 °C, obsah dusíku v jednom litru napájecí vody je 18 mg. Teoreticky bychom v nejvyšším místě museli udržovat přetlak 0,8 bar, aby nedošlo k uvolnění žádného dusíku. Pokud realizujeme v nejvyšším místě přetlak jen 0,5 bar (hodnota, kterou zařízení Reflex garantují), je voda schopná rozpustit při teplotě 70 °C asi 15,4 mg dusíku/litr. To znamená, že dojde k vyloučení 2,6 mg N2 z jednoho litru vody a to jsou asi 2,1 litru N2 z 1 m3, které se nám objeví v topném systému. Poté se ale přepustí voda do nádoby expanzního automatu, kde je pouze barometrický tlak, teplot asi 50 °C. Zde, z důvodu tlakového uvolnění, dojde k vyloučení dalších 3,2 mg N2 z jednoho litru a to je asi 2,5 litru N2 z kubíku vody. A když se takto odplyněná voda vrací do soustavy a postupně se snižuje koncentrace rozpuštěného plynu v oběhové vodě soustavy, dojde i na již uvolněný plyn z doby najíždění soustavy. Ten se začne v odplyněné vodě rozpouštět a s vodou se dostane znovu do nádoby, kde dojde k jeho uvolnění a odstranění ze soustavy. Postupně se soustava dostane do stavu, kdy v ní žádný volný plyn není a koncentrace rozpuštěného plynu je tak nízká, že ani v nejvyšším místě při přetlaku, který tam naše zařízení udržuje, se žádný neuvolňuje.
B: Podtlakovým odplyňovacím automatem Servitec
Servitec je důmyslným doplněním programu REFLEX expanzních automatů Variomat a Gigamat a je vhodný:
- pro soustavy do 0,5 MW doporučení: tlaková expanzní nádoba pro udržování tlaku a servitec pro odplyňování a doplňování (ekonomicky výhodnější než nejmenší Variomat),
- pro rekonstrukce stávajících soustav s tlakovými expanzními nádobami, nebo jinými systémy udržování tlaku v soustavě,
- pro všechny soustavy, kde jsou trvalé problémy se „zavzdušňováním“.
Protože k odplyňování dochází za podtlaku, dokáže Servitec obsah rozpuštěných plynů zredukovat pod 10 % původních hodnot! Je vyráběn v modifikacích pro spolupráci s tlakovými expanzními nádobami, nebo s expanzními automaty.
Značka Reflex je v mnoha zemích světa známá svými zařízeními na udržování tlaku v topných soustavách a systémech pitné a užitkové vody. Expanzní nádoby a systémy - vše od malých soustav v rodinných domcích až po velké soustavy zásobování teplem. Doplňovací ...