Návrh tlakové expanzní nádoby
Objem expanzní nádoby, seřízení přetlaku na straně vzdušiny
Návrh tlakové expanzní nádoby a seřízení na straně vzdušiny lze provést s využitím výpočtu v článku. Článek zahrnuje i doporučení pro nástřešní kotelny nebo případy etážových otopných soustav. Správně navržená expanzní nádoba zabrání neúčelnému otevírání pojistného ventilu, výrazným změnám přetlaků na tlakoměrech a zajistí nám tzv. měkkou otopnou soustavu.
Z definice platí, že zabezpečovací zařízení, tj. tlaková (membránová, vaková) expanzní nádoba, otevřená expanzní nádoba (pozor, ta je i pojistným zařízením!) nebo automatické expanzní zařízení zabezpečuje otopnou soustavu proti náhlým změnám teplot, potažmo přetlaků.
Za bezpečný a správný postup výpočtu tlakové membránové expanzní nádoby považuji níže uvedený, který vychází ze vztahu:
kde je
- Vet
- objem expanzní tlakové nádoby [l]
- Vo
- objem vody v celé otopné soustavě včetně zdroje tepla [l]
- n
- součinitel zvětšení objemu (viz tab.) [–]
- η
- stupeň využití EN [–]
kde je
- ph,dov,A
- nejvyšší dovolený absolutní tlak = otevírací absolutní tlak pojistného ventilu [kPa]
ph,dov,A = ph,dov + 100 kPa = pot + 100 kPa - pd,dov,A
- nejnižší dovolený absolutní tlak [kPa]
Je zřejmé, že musíme dosazovat v absolutních tlacích, tj. přetlak + barometrický tlak, a nikoli v přetlacích. Pak je
kde je
- ρ
- hustota vody = 1000 kg/m3
- g
- tíhové zrychlení = 10 m/s2
- h
- výška vodního sloupce nad EN [m]
- pB
- barometrický tlak = 100 kPa
- 1,1
- bezpečnostní součinitel 10 % pro plné zavodnění a natlakování soustavy
Ne vždy se pd,dov,A určuje výpočtem, někdy se i volí – viz dále.
| Δt = tmax − 10 [K] | 20 | 30 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 |
| n [–] | 0,00401 | 0,00749 | 0,01169 | 0,01413 | 0,01672 | 0,01949 | 0,02243 | 0,02551 | 0,02863 |
| Δt = tmax − 10 [K] | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 |
| n [–] | 0,03198 | 0,03553 | 0,03916 | 0,04313 | 0,04704 | 0,05112 | 0,05529 | 0,05991 | 0,06435 |
Jakmile určíme objem EN Vet [l], vybereme z výrobní řady nejbližší vyšší hodnotu než je námi spočtená. Např. je-li výrobní řada 18, 25, 35 l a nám výpočtem vyjde potřebný objem 18,2 l, pak volíme tlakovou membránovou EN o velikosti 25 l.
U tlakové membránové expanzní nádoby (soustava je stále studená) seřídíme na straně vzdušiny přetlak na hodnotu:
Nástřešní kotelna
Pokud se jedná o nástřešní kotelnu nebo stejně umístěný zdroj tepla s tepelnými čerpadly, kde nemáme zaručen přetlak vodního sloupce, doporučuji počítat s hydrostatickým tlakem (přetlak) alespoň pd,dov = 60 až 100 kPa. Tentýž přetlak je pak třeba nastavit na EN na straně vzdušiny za studena.
Etážové otopné soustavy
Obdobná situace jako u nástřešních kotelen vzniká u etážových otopných soustav s nástěnným plynovým kotlem zavěšeným na stěně, případně podobně umístěným tepelným čerpadlem, tj. ve všech případech, kdy je expanzní nádoba přibližně v úrovni otopné soustavy a není nad ní dostatečný vodní sloupec. Zde je třeba provést kontrolu velikosti objemu EN v kotli, v tepelném čerpadle, pro konkrétní otopnou soustavu. Pokud je instalovaná EN menšího objemu, než vychází výpočtem pro danou soustavu, je třeba instalovat dodatečnou EN, která doplní zjištěný expanzní objem na vypočítaný. Jelikož jsou otopná tělesa, podlahové vytápění, pod úrovní kotle, tepelného čerpadla, tj. hydrostatický tlak by dle výšky vodního sloupce byl nevyhovující, doporučuji počítat s nejnižším dovoleným přetlakem alespoň pd,dov = 100 kPa s ohledem na nastavený minimální přetlak na ochranném tlakoměru u závěsného kotle.
Vždy musí být na tlakoměru vyznačen červeně alespoň nejvyšší dovolený přetlak ph,dov = pot a dobré je mít označen modře i nejnižší dovolený přetlak pd,dov , za kterého je soustava za studena řádně natlakována a odvzdušněna; ostatní nejsou důležité.
Vyzkoušejte on-line Výpočet objemu tlakové expanzní nádoby pro vytápění