Zbiornik wyrównawczy systemu grzewczego: projekt, obliczenia i wybór najlepszej opcji

Prawidłowo dobrany i prawidłowo zamontowany naczynie wzbiorcze instalacji grzewczej zapobiegnie jego awarii i utrzyma ciśnienie na wymaganym poziomie.Jest potrzebny jako rezerwa dla wody rozszerzającej się pod wpływem ogrzewania. W zależności od rodzaju systemu wbudowany ekspander może być otwarty lub zamknięty.

Powiemy Ci, jak wybrać moc rezerwową w zależności od tworzonego schematu ogrzewania. W prezentowanym przez nas artykule opisano cechy konstrukcyjne i specyfikę instalacji ekspanderów. Podano zalecenia, których przestrzeganie zapewni idealną pracę każdego rodzaju obiegu grzewczego.

Zbiorniki wyrównawcze typu otwartego

Cechą konstrukcyjną ekspanderów typu otwartego jest kontakt chłodziwa z atmosferą. Cyrkulacja w układach z tego typu ekspanderem jest konwekcją. Po podgrzaniu zwiększa się objętość cieczy, jej nadmiar jest wchłaniany przez zbiornik pojemnika.

Gdy temperatura spada, ciecz powraca grawitacyjnie, pod wpływem grawitacji.

Ze względu na zerowe ciśnienie w zbiorniku urządzenie nie wymaga mocnej metalowej konstrukcji, dlatego:

• do produkcji obudowy użyto dowolnego metalu;
• można zastosować gotowy pojemnik wykonany z żaroodpornego tworzywa sztucznego;
• Kształt zbiornika nie jest ważny.

W domach wiejskich taki sprzęt można złożyć z dostępnych materiałów. Jako pojemnik można użyć plastikowego kanistra lub beczki wyposażonej w rurę wlotową i wylot do przelewu.

Ekspandery typu otwartego mogą być wykonane w formie zbiornika prostokątnego ze szczelną pokrywą na górnej płaszczyźnie

Zewnętrznie jest to zwykły metalowy zbiornik, którego górna płaszczyzna wyposażona jest w otwór do obsługi i uzupełniania cieczy. Szczelna pokrywa zapewnia ochronę przed zatykaniem. Elementy mocujące znajdują się na dole lub na płaszczyźnie bocznej.

Otwarte systemy grzewcze są stosowane w niskich budynkach, gdzie objętość chłodziwa i długość komunikacji grzewczej są stosunkowo niewielkie.

Wymagania instalacyjne są proste:

• ekspander umieszczony jest na maksymalnej wysokości na linii zasilającej;
• zasilanie jest podłączone do zbiornika za pomocą rury;
• Aby spuścić nadmiar cieczy, powyżej obliczonego poziomu wstawia się przelew.

Aby zapewnić cyrkulację grawitacyjną, zaleca się do montażu stosować rury o zwiększonym przekroju.

Otwarta konstrukcja umieszczona jest w najwyższym punkcie, skąd ciecz spływa grawitacyjnie

Zwykle starają się zainstalować zbiornik w ogrzewanym pomieszczeniu, wyposażonym w izolowane poddasze, a jeśli nie jest to możliwe, wówczas zbiornik będzie musiał zostać zaizolowany. Obecność izolacji zapobiegnie zamarznięciu cieczy i utracie funkcjonalności systemu.

Zamknięte zbiorniki wyrównawcze

Specyfiką konstrukcyjną zamkniętych modyfikacji zbiornika jest całkowita szczelność, która pozwala utrzymać ciśnienie niezbędne do cyrkulacji w dowolnym miejscu instalacji.

Zbiornik wewnątrz jest podzielony membraną na część powietrzną i płynną. Każda z komór jest całkowicie szczelna – mieszanina zawierająca azot z komory powietrznej nigdy nie zmiesza się z płynem chłodzącym wypełniającym komorę cieczową.

Zasada działania zamknięty zbiornik wyrównawczy polega na tym, że podgrzana ciecz z układu zostaje wepchnięta do części płynnej zbiornika i zaczyna wywierać nacisk bokiem na szczelną membranę. Przegroda ulega odkształceniu i działa na część powietrzną, ściskając ją.

W rezultacie objętość komory powietrznej zbiornika zmniejsza się, a znajdujący się w niej gaz jest sprężany. Sytuacja ta przyczynia się do wzrostu ciśnienia w układzie. Gdy tylko ciśnienie się unormuje, płyn chłodzący jest wypychany z powrotem z komory cieczy.

Jeśli ciśnienie gwałtownie wzrośnie, to po osiągnięciu krytycznej objętości cieczy w zbiorniku aktywuje się zawór bezpieczeństwa. W rezultacie nadmiar płynu chłodzącego zostanie usunięty ze zbiornika.

Zamknięta konstrukcja jest całkowicie uszczelniona, w dolnej części znajduje się kołnierz z rurą wlotową, w górnej części znajduje się króciec do napełniania gazem

W zależności od kształtu wszystkie ekspandery zamknięte do montażu w systemie grzewczym dzielą się na następujące typy:

1. W kształcie kuli - rodzaj konstrukcji membranowej z przegrodą elastyczną.Kiedy płyn dostanie się do wnętrza, rozciąga się i pochłania całą nadmiarową objętość. Sam zbiornik wygląda jak kulista kapsuła.
2. Owalny - inny rodzaj membranowych kompensatorów hydraulicznych. Cylinder ekspandera jest tradycyjnie podzielony elastyczną membraną na komorę gazową i cieczową, ale konfiguracja korpusu ma nieco wydłużony pionowy kształt.

Zewnętrznie owalne rozszerzacze mają postać cylindrycznego balonu pomalowanego na czerwono. Z jednej strony znajduje się złączka służąca do wytworzenia ciśnienia w komorze gazowej, z drugiej zaś rurka, poprzez którą wykonane jest połączenie z instalacją.

Elementy mocujące są przyspawane do korpusu, co zapewnia zawiasowy montaż urządzenia i jest w stanie wytrzymać jego ciężar roboczy. Kulista modyfikacja zbiornika różni się od owalnej jedynie kształtem.

Ze względu na rodzaj ekspandery membran zamkniętych dzielą się na modyfikacje membranowe i balonowe

W układach zamkniętych obieg grawitacyjny nie będzie w stanie zapewnić wymaganego poziomu ciśnienia. Dlatego projekt obejmuje pompa obiegowa.

Sam ekspander można zamontować w dowolnym miejscu systemu, jednak przy wykonywaniu prac instalacyjnych warto uwzględnić następujące zalecenia:

• najlepszym miejscem montażu jest przewód powrotny do punktu podłączenia pompy;
• Lepiej jest dostarczać płyn chłodzący od góry, co zmniejszy przenikanie powietrza i utrzyma funkcjonalność w przypadku uszkodzenia membrany;
• brak głośności głównej można zrekompensować instalując dodatkowy ekspander o mniejszej pojemności.

Podczas instalacji nie jest zabronione uwzględnienie wnętrza pomieszczenia, jeśli to konieczne. Do kontroli poziomu ciśnienie w instalacji grzewczej Ekspander musi być wyposażony w manometr.

Zamknięty ekspander umieszcza się zwykle przed kotłem, przed zamontowaniem pompy obiegowej

Możliwość umieszczenia w pobliżu kotła eliminuje kwestię konieczności izolowania zbiornika. Sprzęt znajduje się w ciepłym pomieszczeniu, co zapewnia wygodę użytkowania.

Który projekt jest lepszy?

Systemy, w zależności od konstrukcji i materiału zbiornika wyrównawczego, różnią się listą zalet i wad. Jednak zdaniem ekspertów i doświadczonych użytkowników zalety funkcjonalności są po stronie zamkniętych opcji.

Plusy i minusy otwartego zbiornika

System samopłynący wymaga rur o większej średnicy, co z kolei bezpośrednio zwiększa koszty. Budżet rozwojowy otwarty system grzewczy z nieszczelnym rozszerzaczem nieznacznie wzrasta, chociaż pozostaje stosunkowo niewielki.

Głównymi zaletami tej opcji są prostota oraz niski koszt komponentów i prac instalacyjnych. Kolejną pozytywną cechą jest brak konieczności kontrolowania poziomu ciśnienia.

Ekspander typu otwartego dla małych systemów można złożyć z dostępnych materiałów, a jego montaż nie będzie trudny

Istnieje jednak znacznie więcej wad:

• stosowanie środków przeciw zamarzaniu jest niebezpieczne ze względu na toksyczne opary;
• możliwości montażu ograniczone są jedynie górnym punktem systemu;
• stały kontakt z atmosferą zwiększa ryzyko zapowietrzeń i korozji;
• powolna rozgrzewka;
• zmiany temperatury towarzyszące cyrkulacji konwekcyjnej przyspieszają zużycie sprzętu;
• stosowany do ogrzewania niskich budynków, maksymalnie dwóch pięter;
• duże straty ciepła i zużycie energii na ogrzewanie.

Kolejną wadą systemu otwartego są straty spowodowane parowaniem i przelewami. Dlatego podczas montażu zbiornika należy zadbać o dostępność otworu wlewowego.

Plusy i minusy zamkniętego zbiornika

Jeśli pod względem ceny i łatwości montażu wygrywają ekspandery otwarte, to funkcjonalność jest mocną stroną zbiornika zamkniętego, zwanego także zbiornikiem wyrównawczym.Wykorzystuje się je w budownictwie zamknięte systemy grzewczektóre nie mają bezpośredniego kontaktu z atmosferą.

Expanzomaty mają następujące zalety:

• całkowita szczelność pozwala na zastosowanie środka przeciw zamarzaniu;
• Lokalizacja ekspandera nie ma wpływu na wydajność systemu;
• izolacja wewnętrznej przestrzeni zbiornika minimalizuje prawdopodobieństwo zapowietrzeń i korozji;
• po uruchomieniu system nagrzewa się szybciej i jest bardziej wrażliwy na kontrolę temperatury;
• mniejsza różnica między warunkami pracy linii zasilającej i powrotnej, co w rezultacie zwiększa żywotność;
• nie wymaga montażu rur o dużej średnicy, co pozwala zaoszczędzić na budowie;
• nie wymaga ciągłej dbałości o poziom i stan cieczy;
• możliwość zastosowania w systemach przeznaczonych dla kilku pięter;
• niewielkie straty ciepła, redukujące koszty podczas eksploatacji urządzeń.

Wybierając ekspandery tego typu, można spotkać się z zamkniętymi cylindrami o nierozłącznej konstrukcji. Jeśli membrana ulegnie uszkodzeniu, cylinder będzie musiał zostać wymieniony na nowy.

Aby monitorować poziom ciśnienia roboczego, na cylindrze zamontowany jest manometr, a także automatyczny lub mechaniczny odpowietrznik usuwający nadmiar powietrza.

Wśród wad należy zwrócić uwagę na złożoność projektu, specjalne wymagania dotyczące materiałów, które zwiększają koszt sprzętu. Do tego możemy dodać potrzebę ciągłego monitorowania ciśnienia i przywracania go, jeśli to konieczne.

Zasady obliczania pojemności zbiornika

Każdy rodzaj rozszerzacza będzie skuteczny tylko wtedy, gdy objętość zostanie dobrana prawidłowo. Aby to zrobić, należy wziąć pod uwagę zdolność cieczy do rozszerzania się w okresie grzewczym.Woda w pierścieniach grzewczych zwiększa swoją objętość o co najmniej 3% całkowitej objętości instalacji wodnej, płyn niezamarzający o prawie 5%.

Ciecze należą do kategorii mediów nieściśliwych, dlatego zbiornik musi zapewniać im wystarczający zapas rozszerzalności cieplnej z pewnym marginesem. Pod warunkiem, że obwód jest całkowicie wypełniony płynem chłodzącym, nawet rozszerzalność cieplna w obliczonych objętościach może prowadzić do wypływu cieczy Zawór bezpieczeństwa i rozlanie płynu chłodzącego na podłogę.

Dlatego, aby przekroczenie objętości rozszerzającego się płynu chłodzącego nie doprowadziło do wypadków, kupuje się zamknięte zbiorniki dla małych obwodów w domach prywatnych, tak aby ich objętość wynosiła 10% całkowitej objętości płynu chłodzącego krążącego w układzie. Zasada ta dotyczy systemów o pojemności do 150 l.

Jeżeli wzdłuż pierścienia grzejnego przepływa więcej niż 150 litrów chłodziwa, wówczas pojemność zamkniętego zbiornika oblicza się, mnożąc całkowitą objętość cieczy przez jej współczynnik rozszerzalności w określonych temperaturach pracy w układzie.

Do otrzymanej wartości należy dodać wielkość syfonu tj. objętość płynu chłodzącego powstająca w zbiorniku w wyniku standardowego statycznego ciśnienia płynu. W przypadku dużych pierścieni grzewczych liczba ta wynosi zwykle 0,5% całkowitej objętości płynu chłodzącego, w przypadku małych, o pojemności do 150 litrów, przyjmuje się 20%.

Otrzymaną kwotę mnoży się przez współczynnik korygujący określony na podstawie wartości ciśnienia wstępnego i końcowego w instalacji grzewczej. Wstępne szacunki mówią, że na 10 m wysokości konturu przypada 1 bar. Ciśnienie końcowe powstaje w wyniku działania układu.

Obliczanie objętości zamkniętego zbiornika dla dużych złożonych konstrukcji grzewczych wygląda następująco:

Wykorzystano obliczenia: Vn – objętość nominalna zbiornika zamkniętego; Ve to objętość chłodziwa podczas rozszerzalności cieplnej (obliczana ze wzoru Vsystem×n%, gdzie n jest współczynnikiem rozszerzalności cieplnej chłodziwa); Vv – uszczelnienie wodne; po – ciśnienie wstępne; pe – wskaźnik ciśnienia końcowego, równy maksymalnej wartości ciśnienia zaworu bezpieczeństwa minus 0,5 bar

Pojemność typu otwartego nie jest ściśle regulowana przepisami, ale obowiązuje zasada: objętość otwartego zbiornika do rury przelewowej powinna wynosić 3,5 - 4% całkowitej objętości chłodziwa w obiegu grzewczym.

Szacunek ten jest wystarczający dla małego wiejskiego domu, ale budynek na pobyt stały będzie wymagał dokładniejszych obliczeń. Przede wszystkim musisz sprawdzić całkowitą objętość systemu grzewczego.

Opcje obliczania całkowitej wydajności grzewczej

Wskaźnik ten można wyznaczyć z różnym stopniem dokładności na trzy główne sposoby. Po pierwsze, na podstawie danych paszportowych kotła. Zatem na jednostkę mocy urządzeń kotłowych potrzeba około 15 litrów cieczy. Aby uzyskać niezbędne dane, należy pomnożyć 15 przez moc kotła wskazaną w karcie katalogowej.

Po drugie, objętość można sprawdzić za pomocą wodomierza podczas napełniania systemu. Podczas napełniania brana jest pod uwagę ilość użytego płynu. Jest to bardziej dokładna i kłopotliwa opcja.

Trzecia metoda polega na obliczeniu całkowitej objętości wszystkich elementów systemu grzewczego. Jest to najdokładniejsza opcja. Wydajność wymiennika ciepła kotła, grzejników, konwektorów i przyrządów pomiarowych można określić na podstawie charakterystyk paszportowych.Do obliczenia wydajności rury wykorzystywane są dane z tabeli.

Tabela pokazuje rozmiary rur w calach i ich objętość w litrach na 1 metr, co służy do podsumowania całkowitej objętości

Tabela pokazuje objętość rur na metr długości, wykonanych z najpopularniejszych i nowoczesnych materiałów. Średnicę wewnętrzną wyraża się w calach od 0,5 do 1,5 jednostki.

Inną metodą, która twierdzi, że jest bardzo dokładna, są obliczenia za pomocą wzoru:

Vcałkowita = π x D2 x L/4,

Gdzie:

• π wynosi 3,14;
• D - wskazuje parametry średnicy wewnętrznej rur;
• L - wskazuje długość rurociągu systemowego.

Po otrzymaniu niezbędnych danych następuje ich sumowanie i uzyskiwanie całkowitej objętości układu, która wykorzystywana jest w dalszych obliczeniach.

Kroki i wzory na pełny cykl obliczeń dotyczących projektowania i organizacji ogrzewania dla prywatnego domu są tu podane. Zalecamy przeczytanie przydatnych informacji.

Dobór zbiornika wyrównawczego zgodnie z tabelą

Jeśli dysponujesz niezbędnymi danymi, optymalną opcję ekspandera można wybrać, korzystając z tabeli objętości i ciśnień projektowych.

Całkowita objętość układu jest obliczana zgodnie z określoną metodą, parametry ciśnienia dotyczą tylko modyfikacji zamkniętych i są wskazane w karcie katalogowej urządzenia.

Dane z tabeli pozwalają wybrać objętość ekspandera od 4 do 300 litrów

Ta opcja nie wymaga specjalnych obliczeń innych niż obliczenie całkowitej objętości systemu. Korzystanie z tabeli znacznie ułatwia i przyspiesza dobór ekspandera o wymaganej pojemności zbiornika.

Korzystanie ze wzorów obliczeniowych

Jeśli dane z tabeli nie są wystarczające, możesz samodzielnie obliczyć wymagany wskaźnik wydajności.

Aby to zrobić, użyj następującej formuły:

Vb = Vc x k/D,

Gdzie:

• Vb - wskazuje żądaną pojemność ekspandera;
• Vc – całkowita pojemność systemu;
• k jest współczynnikiem rozszerzalności cieczy po podgrzaniu;
• D – współczynnik wydajności ekspandera.

Spośród danych niezbędnych do obliczeń nieznane pozostają współczynniki k i D. Pierwsza to wartość tabelaryczna, a druga obliczana przy użyciu osobnego wzoru.

Istnieje również tabela rozszerzalności temperaturowej, która jest używana. Pozwala określić współczynnik dla układów z wodą lub środkiem przeciw zamarzaniu. Wartość nie jest liniowa, zmienia się pod wpływem ogrzewania w zależności od obecności i stężenia glikolu w cieczy.

Korzystając z tych danych, można określić parametry współczynnika rozszerzalności cieczy po podgrzaniu (k), niezbędne do obliczenia objętości cylindra rozprężnego

W przypadku wody stężenie glikolu etylenowego przyjmuje się jako „0”, w przypadku środka przeciw zamarzaniu stężenie określa się zgodnie z danymi zadeklarowanymi przez producenta. Temperatura ogrzewania jest uznawana za operacyjną dla konkretnego systemu.

Aby niezależnie obliczyć współczynnik wydajności zbiornika wyrównawczego, użyj wzoru:

(Qm – Qb): (Qm + 1),

Gdzie:

• Qm to maksymalne ciśnienie w układzie zgodnie z nominalnym progiem zadziałania zaworu bezpieczeństwa;
• Qb to ciśnienie wstępne w komorze powietrznej ekspandera zgodnie z kartą katalogową.

Jeżeli ten ostatni parametr nie jest znany, mierzy się go podczas napełniania lub podczas krwawienia przez smoczek butli.

Inne metody obliczeniowe

Oprócz niezależnych obliczeń przy użyciu wzorów i tabel istnieją metody alternatywne. Przystępną opcją obliczeniową jest pomoc kalkulatora internetowego.

Zasobów sieciowych oferujących wyliczenie wymaganej wartości online nie brakuje. Można je łatwo znaleźć według słów kluczowych

Inną możliwością uzyskania niezbędnych danych jest kontakt z profesjonalnymi projektantami.Jest to najbardziej niezawodny sposób, ale dokładność uzyskanych informacji będzie dość kosztowna.

Zapozna Cię z zasadami instalowania i podłączania ekspanderów typu zamkniętego i otwartego następny artykułpoświęcony tym zagadnieniom.

Jak wybrać odpowiedni zbiornik wyrównawczy?

O rodzaju systemu grzewczego zaleca się zdecydować już na etapie planowania. Wybór zbiornika jest zwykle odkładany na czas po zbudowaniu skrzynki, kiedy system jest zainstalowany i znana jest jego objętość.

Przy wyborze optymalnej opcji zbiornika wyrównawczego zaleca się:

• skoncentruj się na objętości zamkniętego zbiornika wyrównawczego, która przekracza wartość rozszerzalności cieplnej płynu chłodzącego;
• przy zakupie należy zwrócić uwagę na połączenie, kształt pojemnika i umiejscowienie złączy do elementów złącznych - pozwoli to uniknąć niespodzianek podczas procesu montażu;
• Ważne jest, aby zwrócić uwagę na instrukcję znajdującą się na obudowie, która zawiera przydatne informacje dotyczące instalacji i parametry techniczne.

Kupując, lepiej skupić się na zaufanym producencie, nawet jeśli jego cylindry będą droższe. Będzie to kluczem do długowieczności systemu grzewczego, pod warunkiem, że będzie on używany prawidłowo i regularnie konserwowany.

Przed podłączeniem ciśnienie wstępne w komorze gazowej zbiornika membranowego ustawia się na wartość równą ciśnieniu statycznemu kolumny chłodziwa w obiegu grzewczym. Regulacja odbywa się za pomocą zwykłej pompki samochodowej i jest kontrolowana za pomocą manometru.

Najważniejsze, aby nie kupować zbiornika kotła do systemu grzewczego - są one zupełnie inne pod względem właściwości technicznych

Nie mylić ekspanderów z systemami grzewczymi i akumulatory hydrauliczne do przewodów doprowadzających zimną wodę. Różnią się wyglądem i cechami konstrukcyjnymi.Te pierwsze są pomalowane na czerwono i zwykle nie są demontowalne, te drugie są niebieskie i wyposażone w zdejmowany kołnierz do naprawy membrany.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film pomoże Ci określić parametry zamkniętego ekspandera modyfikacyjnego i zrozumieć różnice między cylindrami grzewczymi a systemami kotłowymi:

Zasada działania i funkcje wyboru pojemnika w klipie wideo:

System ogrzewania domu prywatnego można wykonać w układzie otwartym lub zamkniętym, co wymaga zainstalowania ekspandera o odpowiedniej konstrukcji. Kluczowym czynnikiem wpływającym na jego wydajność jest objętość, którą możesz obliczyć samodzielnie lub zlecić to profesjonalnym projektantom.

Odpowiednio dobrany sprzęt pomoże utrzymać wymaganą objętość cieczy w układzie otwartym, a przy ogrzewaniu szczelnym utrzyma poziom ciśnienia roboczego.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Podziel się własnym doświadczeniem w montażu obiegów grzewczych ze zbiornikiem wyrównawczym i informacjami przydatnymi dla odwiedzających witrynę. Zadawaj pytania, zamieszczaj zdjęcia związane z tematem artykułu.