Otevřená versus tlaková expanzní nádoba
Dotaz: Chystám se na menší úpravu topení v rodinném domku. Jedná se o samotížný systém s vyrovnávací nádrží. Problém je, že musím dvakrát za sezónu doplnit do systému vodu. Zvažuji úpravu rozvodu na uzavřený okruh s expanzní nádobou. Můžete mi říci výhody či nevýhody, když výrobce expanzní nádoby udává doporučenou životnost 10 let?
Otevřené expanzní nádoby (dále jen EN) se v současnosti téměř neprojektují. Příčinou je možnost zamrznutí EN v tepelně - izolačně nechráněném půdním prostoru, otevřená hladina vody, která umožňuje odpar otopné vody a tudíž nutnost jejího doplňování v průběhu otopného období stejně jako sycení otopné vody kyslíkem. Nárůst podílu kyslíku ve vzduchu, který je v otopné vodě, je dán dvakrát větším součinitelem rozpustnosti tohoto plynu ve vodě oproti součiniteli rozpustnosti dusíku. Při reakci kyslíku s kovovými materiály otopné soustavy pak vznikají korozní produkty ohrožující další prvky otopné soustavy či působící provozní potíže.
Tlaková membránová EN tyto nevýhody nemá a pokud není nežádoucí únik vody ze soustavy, není potřeba vodu doplňovat. Životnost 10 let je snad doporučená, ale ve skutečnosti pokud nedojde neprofesionálním provozním zásahem k porušení membrány, je srovnatelná s životností zdroje tepla. Je však nutné EN správně dimenzovat, za studeného stavu soustavy seřídit přetlak na straně vzdušiny a instalovat ji na vhodné místo vzhledem k umístění čerpadla, což není podle dotazu Váš problém, neboť máte soustavu s přirozeným oběhem vody (samotíž). Pokud zaměníte otevřenou EN za tlakovou je nutné instalovat ještě pojistné zařízení, neboť tlaková EN plní pouze zabezpečovací a nikoli pojistnou funkci. Konkrétně to obnáší instalovat pojistný ventil hned za kotel na výstupní potrubí z kotle, pokud kotel nemá na pojistný ventil samostatný vývod.
Zaměřme se na výpočet (návrh) a seřízení tlakové membránové EN. Výpočet vychází ze vztahu:
| kde | Vet | objem expanzní tlakové nádoby [l] |
| Vo | objem vody v celé otopné soustavě [l] | |
| n | součinitel zvětšení objemu (viz tab.) [-] | |
| η | stupeň využití EN [-] |
| kde | ph,dov,A | nejvyšší dovolený absolutní tlak = otevírací absolutní tlak pojistného ventilu [kPa] |
| pd,A | hydrostatický absolutní tlak [kPa] |
Je zřejmé, že musíme dosazovat v absolutních tlacích, tj. přetlak + barometrický tlak, a nikoli v přetlacích. Pak je
| kde | ρ | hustota vody = 1000 kg/m3 |
| g | tíhové zrychlení = 10 m/s2 | |
| h | výška vodního sloupce nad EN [m] | |
| pB | barometrický tlak = 100 kPa |
Tabulka k určení n
| Δt = tmax - 10 [K] | 60 | 80 | 85 | 90 |
| n [-] | 0,0224 | 0,0355 | 0,0392 | 0,0431 |
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 18,2 l, pak volíme tlakovou membránovou EN o velikosti 25 l. Po instalaci tlakové EN, pojistného ventilu a odstranění otevřené EN spolu se zaslepením potrubní sítě po otevřené EN, velmi pomalu přes zpátečku napouštíme soustavu spolu s jejím odvzdušňováním. U tlakové expanzní nádoby (soustava je stále studená) seřídíme na straně vzdušiny přetlak na hodnotu:
pet,seř. = (1,1 až 1,3).ρ.g.h.10-3 [kPa].