Expanzná nádoba pre vykurovanie otvoreného typu: konštrukcia, účel, základné druhy + rady na výpočet nádoby

V dnešných realitách expanzná nádoba na vykurovanie otvoreného typu dávno a definitívne prehrala konkurenčný boj s modernejšou a efektívnejšou uzavretou nádobou.

Napriek tomu sa morálne zastarané zariadenie aktívne používa. A v niektorých situáciách má dokonca určité výhody oproti technologickým membránovým nádržiam.

V tomto materiáli si rozoberieme jeho účel a konštrukčné vlastnosti, a tiež sa oboznámime s princípom fungovania a pravidlami výpočtu takéhoto typu nádobky.

Účel nádoby v systémoch otvoreného typu

Uvedené zariadenie sa používa vo vykurovacích systémoch na zabránenie ich porúch pri zväčšovaní objemu a tlaku teplonosného média, čo nastáva pri zahrievaní.

Ak máme byť presní, pri zvýšení teploty vody cirkulujúcej v systéme z 5 na 100 °C sa jej objem zväčší o 4 %. A to je veľa, pretože v rúrach a radiátoroch nemá kam ísť – nie je tam voľné miesto.

Do expanznej nádoby otvoreného typu sa vytláčajú prebytky teplonosného média z vykurovacieho systému, čím sa predchádza poruche jeho častí v dôsledku zvýšeného tlaku. Ten vzniká preto, že voda sa nedá stlačiť a samotná sa pri zvýšení teploty výrazne zväčšuje v objeme. Po ochladení sa teplonosné médium vracia do vykurovacieho systému

V dôsledku niekoľko sto gramov v malom vykurovacom systéme alebo niekoľko litrov v dostatočne veľkom zvyšujú tlak na kritické hodnoty a vedú k vzniku silných vodných rázov.

Čo so sebou prináša vytláčanie tesnení, poškodenie armatúr, radiátorov a nákladné opravy – všetko to v úplne nevhodnom momente.

A potom, čo teplota teplonosného média klesne, jeho prebytky sa opäť stanú potrebnými pre efektívne fungovanie systému, preto musia byť vrátené, a to v plnom objeme. V prípade vyparovania je potrebné zásoby kvapaliny dopĺňať.

Charakteristické črty otvorenej nádoby

Takéto rezervoáre sú extrémne jednoduché – ako expanzná nádoba sa vždy môže použiť obyčajné vedro, špeciálne vyrobená nádoba z improvizovaných materiálov, kanister, čokoľvek podobné.

Konštrukčné vlastnosti nádoby

Hlavnými požiadavkami na konštrukciu sú:

• prítomnosť dostatočného objemu;
• netesnosť.

To znamená, že je povolená aj absencia veka, hoci je žiaduce – chráni pred vniknutím nečistôt do vykurovacieho systému.

Nádrž, ktorá sa plánuje použiť ako expanzná nádoba, musí byť vybavená hrdlom, ku ktorému je pripojené potrubie z vykurovacieho systému. Toto je jediné povinné príslušenstvo.

Konštrukcia akejkoľvek expanznej nádoby je veľmi jednoduchá – predstavuje bežnú nádobu vybavenú jedným alebo viacerými vstupmi/výstupmi. To umožňuje prebytočnej kvapaline hromadiť sa a odvádzať. Najtechnologickejšie nádrže sú vybavené prívodom vody a vypúšťacím kohútikom, ktorý je potrebný na odvádzanie vody do kanalizácie pri príliš veľkom objeme prebytkov.

Ale pre pohodlie a vylúčenie drobných nepríjemností je žiaduce používať nasledujúce príslušenstvo:

• Preplachovaciu hadicu alebo rúru – taký konštrukčný prvok je potrebný v prípade preplnenia expanznej nádoby. To znamená, že tento prvok, odvádzajúci kvapalinu do kanalizácie alebo jednoducho mimo budovy, vylučuje možnosť jej zaplavenia.
• Rúru na prívod vody – je potrebná na doplnenie vykurovacieho systému vodou. Bez nej sa dá zaobísť, ale treba si uvedomiť, že uvedený postup sa bude musieť vykonávať s vedrom v rukách. Hoci v druhom prípade bude konštrukcia lacnejšia.

Keďže expanzné nádoby sa často inštalujú na povaly, je potrebné postarať sa o jej tepelnú izoláciu. To vylúči zamrznutie kvapaliny a poruchu celého systému.

Ako nosič tepla je možné použiť iba obyčajnú vodu. Pretože moderné účinné nemrznúce zmesi v otvorených nádržiach rýchlo vyprchávajú. To vedie k výraznému predraženiu celého procesu vykurovania miestnosti.

Okrem toho sú výpary nemrznúcich zmesí takmer vždy toxické, čo sa prejavuje na zdraví obyvateľov. Viac o druhoch nosičov tepla pre vykurovací systém a ich vlastnostiach sme opísali v tomto materiáli.

Tvar a materiál výroby

Tvar nádoby nemá zásadný význam, preto môže byť akýkoľvek:

• okrúhly;
• obdĺžnikový;
• tvar lichobežníka atď.

Materiálom výroby môže byť akýkoľvek kov alebo dokonca plast, ale keďže nosič tepla sa môže zahriať na vysoké teploty, musí byť tepelne odolný.

Tento obrázok pomáha pochopiť princíp činnosti expanznej nádoby. Na obrázku vľavo je znázornené chladivo v studenom stave. Poskytnutý objem mu s rezervou stačí. Ale keď sa začne ohrievanie (obrázok vpravo), čoskoro vznikne prebytok vody. V skutočnosti je prebytočnej kvapaliny málo, ale to úplne stačí na to, aby sa našlo slabé miesto v systéme a vznikla netesnosť alebo došlo k poruche zariadenia.

V predaji sú rôzne varianty otvorených expanzných nádrží, spomedzi ktorých nie je ťažké vybrať tú najvhodnejšiu. Alebo si vyrobiť z dostupných materiálov domácu nádrž, ktorá bude plniť úlohu expanznej nádoby.

Princíp práce zariadenia

Expanzná nádoba je súčasťou najjednoduchších vykurovacích systémov fungujúcich podľa fyzikálnych zákonov. Keď sa kvapalina pohybuje potrubím a radiátormi samospádom, energiu na to zabezpečuje tlakový rozdiel.

Aby nedošlo k narušeniu prirodzenej výmeny tepla a obehu vody, expanznú nádrž je potrebné nainštalovať v najvyššom bode celého vykurovacieho systému, pričom kotol musí byť v najnižšom bode. Podrobnejšie o inštalácii a pripojení nádrže sme hovorili v tomto článku.

V opačnom prípade prítomnosť nádrže nebude mať požadovaný účinok. To neochráni pred zvýšením tlaku, vodnými rázmi a následnými poruchami.

Dôležitou výhodou otvorených expanzných nádrží je ich dostupnosť. Napríklad nádrž je možné vyrobiť aj z dostupných materiálov, ktorých je dosť na letných chatách, v hospodárskych miestnostiach súkromných domov. Expanznou môže byť akákoľvek kovová alebo plastová nádoba potrebnej veľkosti, o čom svedčí fotografia.

Samotná nádrž pri studenom chladive nijako neparticipuje na činnosti vykurovacieho systému.

Všetko sa mení, keď sa kvapalina zohreje na významné teploty a vytvorí nadmerný tlak v potrubí a radiátoroch, pretože v takýchto situáciách sa jej prebytok aktívne vytvára a vytláča do expanznej nádoby. Kde zostáva až do okamihu ochladenia chladiva, načo sa samospádom opäť dostáva do potrubia, radiátorov a kotla.

Opísaný postup sa vykonáva cyklicky, teda počas celej doby prevádzky nádrže.

Z dôvodu, že vykurovací systém je otvorený, rovnako ako samotná nádrž, kompenzácia dôsledkov expanzie sa nemôže vykonávať bez účasti človeka.

Dôvodom je, že chladivo, ktoré je v priamom kontakte so vzduchom, sa vyparuje, pričom čím viac sa ohrieva, tým aktívnejšie tento proces prebieha.

V dôsledku toho musí používateľ pravidelne kontrolovať aktuálnu hladinu vody. A podľa potreby ju dopĺňať.

Uvedená operácia sa vykonáva pomocou vedra alebo inej nádoby s vodou. Je to nepríjemné, preto je možné systém automatizovať organizovaním prívodu vody zo systému zásobovania vodou, a to z akéhokoľvek: miestneho alebo centralizovaného.

Treba vedieť, že geometrické tvary a presné výpočty v prípade otvorenej expanznej nádoby nie sú vôbec dôležité. Hlavnou podmienkou efektívnej prevádzky je umiestnenie v najvyššom bode systému a dostatočný objem nádoby pred prepadovou rúrkou.

Okrem toho, pomocou dodatočného zariadenia je možné opísanú procedúru urobiť úplne autonómnou.

Ale v takom prípade sa strácajú najdôležitejšie výhody všetkých otvorených nádob a vykurovacích systémov:

• lacnosť;
• úplná autonómnosť, teda nezávislosť od prevádzkyschopnosti, funkčnosti a prítomnosti akýchkoľvek inžinierskych systémov v miestnosti.

Všetky procesy v otvorenej nádobe prebiehajú podľa prirodzeného kolobehu, bez pomoci čerpadiel a iného zariadenia.

V dôsledku toho, aby expanzná nádoba bola zaručene užitočná, rozmery samotného systému musia byť mierne, to znamená, že by sa nemala používať na vykurovanie chát a budov, ktorých plocha presahuje 100 m².

Optimálnym miestom na umiestnenie expanzných nádob sú teplé podkrovia. Pretože tam bude zaručene najvyšší bod systému a takéto riešenie tiež umožňuje skryť konštrukciu s nízkymi estetickými vlastnosťami ďalej od očí.

Ak sa uvedené pravidlo ignoruje, môže to viesť k značným finančným stratám, pretože bude potrebné vykonať sériu úprav na zabezpečenie účinnosti nádoby a celého systému ako jedného celku.

Okrem toho musí byť obmedzená výška. Pretože je veľmi problematické dosiahnuť očakávaný výsledok pri pokuse o vykurovanie týmto spôsobom viac ako dvojpodlažnej budovy.

Ako vykonať výpočet?

Ako už bolo uvedené vyššie, každá expanzná nádoba používaná na vykurovanie otvoreného typu sa vyznačuje jednoduchosťou konštrukcie a výroby. A výpočet rozmerov takéhoto výrobku nie je o nič zložitejší.

Na to je možné použiť vzorce alebo spôsob spočívajúci v približnom výpočte pracovného objemu nádoby.

Príklad použitia vzorca na výpočet potrebného objemu nádrže. Na základe skutočného objemu vody cirkulujúcej v okruhu sa vypočíta len jej zvýšenie pri zahriatí na určitú teplotu, pričom sa zaokrúhľuje nahor. Potom sa získaný výsledok pripočíta k objemu teplonosnej látky vo vykurovacom systéme a pridá sa ľubovoľný počet litrov „pre istotu“.

V skutočnosti však majitelia malého chatového domčeka používajú vzorce na určenie potrebnej kapacity nádrže veľmi zriedka. Najčastejšie vypočítajú približný objem expanznej nádoby, ku ktorému si pre istotu môžu pridať ľubovoľný počet litrov.

Dôvod: v prípade otvorených nádrží nadbytočné objemy neovplyvňujú cenu výrazne a v niektorých prípadoch nevedú k zdraženiu vôbec.

V dôsledku toho sa celý výpočet objemu redukuje na určenie 10% z objemu celého teplonosného média, ktoré by mali byť minimálnou hodnotou expanznej nádoby.

Najjednoduchšie je to urobiť vo fáze navrhovania a vytvárania vykurovacieho systému, keď sú známe všetky parametre radiátorov, rúr a ďalších konštrukčných prvkov, alebo ich možno ľahko zistiť vykonaním meraní. A potom jednoducho spočítajte objemy všetkých komponentov.

Hoci otvorené expanzné nádoby a systémy, pre ktoré sú určené, sú už dávno prekonané, ich dostupnosť a hlavne vysoká autonómia ich robia žiadanými v podmienkach ďaleko od ideálnych. Napríklad, ak je problém so stabilnými dodávkami elektriny alebo majitelia priestorov tam nemajú trvalý pobyt.

Ak sú východiskové údaje neznáme, najpraktickejší spôsob výpočtu je experimentálny. Preto je potrebné vypustiť všetku vodu zo systému a potom ju naplniť teplonosnou látkou odznova.

Zároveň sa musí vykonať meranie, ktoré je možné vykonať pomocou meradla alebo použitím nádoby známeho objemu. Potom už len zostáva zistiť potrebných 10% objemu teplonosnej látky, ktoré slúžia ako orientačný údaj pri výrobe alebo kúpe nádrže.

Závery a užitočné video k téme

Video umiestnené nižšie umožní lepšie pochopiť, čo sú to otvorené expanzné nádoby, ako sa vyrábajú a inštalujú:

Nasledujúce video je venované doma vyrobeným nádržiam pre vykurovací systém:

Otvorená expanzná nádoba sa považuje za zastarané zariadenie, rovnako ako celý typ vykurovacieho systému, v ktorom sa používa. To znamená, že takéto zariadenie je málo účinné, pretože jeho prevádzka je sprevádzaná značnými tepelnými stratami a vykurovanie prebieha veľmi pomaly.

Napriek tomu úplná autonómia, nezávislosť, jednoduchosť údržby a dostupná cena robia otvorenú nádrž žiadanou ďaleko od stabilných podmienok veľkých miest – na chatách, v dedinách atď.

Máte ešte otázky ohľadom výpočtu expanznej nádoby alebo si chcete ujasniť iné detaily, ktoré sme v tomto článku nespomenuli? Pýtajte sa na zaujímavé nuansy, položte svoje otázky v bloku nižšie – naši experti a ostatní návštevníci stránky vám pomôžu porozumieť.

Ak ste sa nedávno zaoberali výrobou alebo montážou expanznej nádoby otvoreného typu, podeľte sa o to v bloku komentárov – mnohým začiatočníkom bude vaša informácia užitočná. Tiež pridajte unikátne fotografie vašej expanznej nádoby.