Ekspanzijska posuda sustava grijanja: konstrukcija, izračun i odabir najbolje varijante

Pravilno odabrana i stručno instalirana ekspanzijska posuda sustava grijanja spriječit će njegov kvar, održavati tlak na potrebnoj razini. Potrebna je kao rezerva za vodu koja se širi pri zagrijavanju. Ovisno o vrsti sustava, ugrađeni ekspanzijski spremnik može biti otvorenog ili zatvorenog tipa.

Mi ćemo vam reći kako odabrati rezervni spremnik ovisno o shemi grijanja koja se stvara. U članku koji smo predstavili opisane su konstrukcijske značajke i specifičnosti ugradnje ekspanzijskih spremnika. Dane su preporuke čije će poštivanje osigurati idealan rad bilo kojeg tipa kruga grijanja.

Ekspanzijski spremnici otvorenog tipa

Konstrukcijska značajka ekspanzijskih spremnika otvorenog tipa je kontakt rashladne tekućine s atmosferom. Cirkulacija u sustavima s ovim tipom ekspanzijskog spremnika je konvekcijska. Pri zagrijavanju volumen tekućine raste, a njezin višak upija spremnik kapaciteta.

Pri padu temperaturnih pokazatelja tekućina se vraća natrag gravitacijom, djelovanjem gravitacije.

Zbog nultog tlaka u spremniku, uređaj ne zahtijeva čvrstu metalnu konstrukciju, stoga:

• u izradi kućišta koristi se bilo koji metal;
• može se koristiti gotov spremnik od termootpornog plastika;
• oblik spremnika nije bitan.

U vikendicama se takva oprema može sastaviti od improviziranih sredstava. Kao spremnik može se koristiti plastična kanister ili bačva opremljena ulaznom cijevi i izlazom za prelijevanje.

Ekspanzijski spremnici otvorenog tipa mogu biti izrađeni u obliku pravokutnog spremnika s nehermetičkim poklopcem na gornjoj ravnini

Izvana je to obični metalni spremnik, čija je gornja ravnina opremljena otvorom za održavanje i dodavanje tekućine. Zaštitu od začepljenja osigurava nehermetički poklopac. Na donjem dijelu ili na bočnoj ravnini predviđeni su pričvrsni elementi.

Otvoreni sustavi grijanja koriste se u niskokatnim zgradama gdje su volumen medija za grijanje i duljina grijaćih komunikacija relativno mali.

Zahtjevi za ugradnju nisu složeni:

• ekspanzijske posude postavljaju se na najvišoj točki, na dovodnom vodu;
• dovod se spaja na spremnik kroz priključak;
• za odvod viška tekućine izvodi se preljevni priključak iznad proračunate razine.

Kako bi se osigurala prirodna cirkulacija, za montažu se preporučuje uporaba cijevi povećanog presjeka.

Otvorena konstrukcija postavlja se na najvišoj točki odakle tekućina slobodno otječe

Spremnik se obično nastoji montirati u grijanoj prostoriji, uređenom toplom potkrovlju, a ako to nije moguće, posudu je potrebno izolirati. Prisutnost izolacije spriječit će smrzavanje tekućine i gubitak funkcionalnosti sustava.

Ekspanzijski spremnici zatvorenog tipa

Konstrukcijska specifičnost zatvorenih inačica spremnika jest potpuna nepropusnost, što omogućuje održavanje potrebnog tlaka za cirkulaciju u bilo kojoj točki sustava.

Spremnik je iznutra podijeljen membranom na zračni i tekućinski dio. Svaki je odjeljak potpuno nepropustan – dušična smjesa iz zračnog odjeljka nikada se neće pomiješati s medijem za grijanje koji puni tekućinski odjeljak.

Princip rada zatvorene ekspanzijske posude sastoji se u tome da se zagrijana tekućina iz sustava istiskuje u tekućinski dio spremnika i počinje pritiskati sa svoje strane na nepropusnu membranu. Pregrada se deformira i djeluje na zračni dio, sabijajući ga.

Kao rezultat, volumen zračne komore spremnika se smanjuje, a plin u njoj se stlačuje. Ova situacija doprinosi povećanju tlaka u sustavu. Čim se tlak normalizira, toplinski medij se iz tekućeg odjeljka izbacuje natrag.

Ako tlak naglo raste, kada se postigne kritični volumen tekućine u spremniku, aktivira se sigurnosni ventil. Kao rezultat, višak toplinskog medija će se ukloniti iz spremnika.

Zatvorena konstrukcija je potpuno hermetička, na njenom donjem dijelu nalazi se prirubnica s prihvatnim priključkom, a na gornjem dijelu je nastavak za punjenje plinom.

Ovisno o obliku, svi zatvoreni ekspanzijski spremnici za ugradnju u sustav grijanja dijele se na sljedeće vrste:

1. Kuglasti – vrsta membranske konstrukcije s elastičnom pregradom. Kada tekućina uđe, ona se rasteže i prima sav višak volumena. Sam spremnik ima oblik kuglaste kapsule.
2. Ovalni – još jedna vrsta membranskih hidrokompenzatora. Balon ekspanzijskog spremnika tradicionalno je podijeljen fleksibilnom membranom na plinsku i tekuću komoru, ali konfiguracija kućišta ima malo izdužen oblik po vertikali.

Izvana, ovalni ekspanzijski spremnici predstavljaju cilindričnu posudu obojenu u crveno. S jedne strane nalazi se nastavak za stvaranje tlaka u plinskoj komori, s druge strane priključak kroz koji se ostvaruje spajanje na sustav.

Na kućištu su zavareni pričvrsni elementi koji omogućuju zidnu montažu opreme i mogu izdržati njezinu radnu težinu. Kuglasta modifikacija spremnika razlikuje se od ovalne samo po obliku.

Prema vrstama, membranski zatvoreni ekspanderi dijele se na dijafragmne i balonske izvedbe

U sustavima zatvorenog tipa gravitacijska cirkulacija ne može osigurati potrebnu razinu tlaka. Stoga se u konstrukciju uključuje cirkulacijska pumpa.

Sam ekspander može se postaviti na bilo koje mjesto u sustavu, ali pri izvođenju instalacijskih radova poželjno je uzeti u obzir sljedeće preporuke:

• najbolje mjesto za ugradnju je na povratnom vodu, prije točke uklopa pumpe;
• dovod toplinskog medija najbolje je dovesti odozgo, što će smanjiti prodiranje zraka i očuvati radnu sposobnost u slučaju oštećenja membrane;
• nedostatak glavnog volumena može se kompenzirati ugradnjom dodatnog ekspandera manjeg kapaciteta.

Pri ugradnji nije zabranjeno uzeti u obzir interijer prostorije, ako je to potrebno. Za kontrolu razine tlaka u sustavu grijanja ekspander mora biti opremljen manometrom.

Zatvoreni ekspander obično se postavlja ispred kotla, prije mjesta ugradnje cirkulacijske pumpe

Mogućnost smještaja u blizini kotla otklanja pitanje potrebe za izolacijom spremnika. Oprema se nalazi u toploj prostoriji, što osigurava praktičnost korištenja.

Koja je konstrukcija bolja?

Sustavi se, ovisno o uređaju i materijalu ekspanzijskog spremnika, razlikuju po popisu prednosti i nedostataka. No, prema mišljenju stručnjaka i iskusnih korisnika, prednosti u funkcionalnosti su na strani zatvorenih varijanti.

Prednosti i nedostaci otvorenog spremnika

Sustav s gravitacijskom cirkulacijom zahtijeva cijevi većeg promjera, što izravno povećava troškove. Proračun za uređenje otvorenog sustava grijanja s nehermetičkim ekspanderom neznatno se povećava, iako ostaje relativno mali.

Glavnim prednostima ove varijante smatraju se jednostavnost, plus niska cijena komponenti i instalacijskih radova. Još jedna pozitivna značajka je odsutnost potrebe za kontrolom razine tlaka.

Ekspander otvorenog tipa za male sustave može se sastaviti od improviziranih materijala, a njegova instalacija također će biti jednostavna.

Međutim, nedostataka je znatno više:

• uporaba antifriza opasna je zbog toksičnih isparavanja;
• mogućnosti ugradnje ograničene su samo na najvišu točku sustava;
• stalan kontakt s atmosferom povećava rizik od zračnih džepova i korozije;
• sporo zagrijavanje;
• temperaturne oscilacije koje prate konvekcijsku cirkulaciju ubrzavaju trošenje opreme;
• primjenjuje se u grijanju niskih zgrada, maksimalno do dva kata;
• veliki gubici topline i potrošnja energije za zagrijavanje.

Još jedan nedostatak otvorenog sustava su gubici isparavanjem i prelijevanjem. Stoga prilikom ugradnje spremnika trebate osigurati pristupačnost otvora za dolijevanje.

Prednosti i nedostaci zatvorenog spremnika

Ako po cijenama i jednostavnosti montažnih radova pobjeđuju otvoreni ekspanzijski spremnici, onda je funkcionalnost jaka strana zatvorenog spremnika, koji se još naziva ekspanzomat. Upravo se oni koriste u izgradnji zatvorenih sustava grijanja, koji nemaju izravan kontakt s atmosferom.

Ekspanzomati imaju sljedeće prednosti:

• potpuna hermetičnost omogućuje korištenje antifriza;
• mjesto postavljanja ekspanzijske posude ne utječe na rad sustava;
• izolacija unutarnjeg prostora spremnika svodi na minimum vjerojatnost zračnih čepova i pojave korozije;
• nakon pokretanja sustav se brže zagrijava, osjetljiviji je na podešavanje temperaturnih režima;
• manja razlika između radnih uvjeta dovodnih i povratnih vodova, što u konačnici povećava radni vijek;
• ne zahtijeva ugradnju cijevi velikog promjera, što omogućuje uštedu na izgradnji;
• ne zahtijeva stalnu pozornost na razinu i stanje tekućine;
• mogućnost primjene u sustavima projektiranim za više katova;
• mali gubici topline, koji smanjuju troškove pri radu opreme.

Pri odabiru ekspanzijskih spremnika ovog tipa mogu se naići hermetičke boce s nerastavljivom konstrukcijom. U slučaju kvara dijafragme, bocu će trebati zamijeniti novom.

Za kontrolu radnog tlaka na spremnik se montira manometar, a za odvod viška zraka ugrađuje se automatski ili mehanički odzračivač.

Od nedostataka važno je istaknuti složenost konstrukcije, posebne zahtjeve za materijale koji povećavaju cijenu opreme. Tome se može dodati potreba za stalnom kontrolom tlaka i njegovim obnavljanjem po potrebi.

Pravila za izračun kapaciteta spremnika

Ekspanzijska posuda bilo kojeg tipa bit će učinkovita samo ako se pravilno odabere volumen. Za to treba uzeti u obzir sposobnost tekućine da se širi tijekom zagrijavanja. Voda u grijaćim krugovima širi se najmanje 3% od ukupnog volumena vodenog sustava, a antifriz – gotovo 5%.

Tekućine spadaju u kategoriju nestlačivih medija, stoga im spremnik mora osigurati dovoljnu rezervu za toplinsko širenje s određenom marginom. Pod uvjetom potpunog punjenja kruga rashladnom tekućinom, čak i toplinsko širenje u proračunskim volumenima može dovesti do ispuštanja tekućine kroz sigurnosni ventil i izlijevanja rashladne tekućine na pod.

Stoga, kako bi se spriječilo da prekoračenje volumena rashladne tekućine koja se širi ne dovede do nezgoda, zatvoreni spremnici za male krugove u privatnim kućama kupuju se tako da njihov volumen bude jednak 10% ukupnog volumena rashladne tekućine koja cirkulira u sustavu. Ovo pravilo vrijedi za sustave kapaciteta do 150 litara.

Ako se grijaćim krugom kreće više od 150 litara rashladne tekućine, tada se kapacitet zatvorenog spremnika izračunava množenjem ukupnog volumena tekućine s koeficijentom njezina širenja pri određenim vrijednostima radne temperature u sustavu.

Dobivenoj vrijednosti treba dodati veličinu vodenog zatvarača, tj. volumen rashladne tekućine koji je nastao u spremniku kao rezultat standardnog statičkog tlaka tekućine. Za velike grijaće krugove taj pokazatelj u pravilu iznosi 0,5% ukupnog volumena rashladne tekućine, a za male, kapaciteta do 150 litara, uzima se 20%.

Dobiveni zbroj množi se s korekcijskim faktorom koji se određuje prema vrijednostima preliminarnog i konačnog tlaka u grijaćem sustavu. Preliminarni tlak uzima se pod pretpostavkom da na 10 m visine kruga dolazi 1 bar. Konačni tlak formira se kao rezultat rada sustava.

Izračun volumena zatvorenog spremnika za velike složene grijaće konstrukcije izgleda ovako:

U proračunima su korišteni: Vn – nazivni volumen zatvorenog spremnika; Ve – volumen rashladne tekućine pri toplinskom širenju (izračunava se formulom Vsustava × n%, gdje je n koeficijent temperaturnog širenja rashladne tekućine); Vv – vodeni zatvarač; po – preliminarni tlak; pe – pokazatelj konačnog tlaka, jednak vrijednosti graničnog tlaka sigurnosnog ventila minus 0,5 bara.

Kapacitet otvorenog tipa nije strogo reguliran normativima, ali postoji pravilo: volumen otvorenog spremnika do preljevne cijevi treba iznositi 3,5 – 4 % ukupnog volumena toplinskog medija u krugu grijanja.

Takva je procjena dovoljna za malu kućicu za odmor, ali zgrada za stalno stanovanje zahtijevat će precizniji izračun. Prvo će biti potrebno saznati ukupni volumen sustava grijanja.

Mogućnosti izračuna ukupnog kapaciteta grijanja

Ovaj se pokazatelj može odrediti s različitim stupnjem točnosti na tri glavna načina. Prvo, na temelju podataka iz tehničkog lista kotla. Tako je za jedinicu snage opreme kotla potrebno oko 15 litara tekućine. Da biste dobili potrebne podatke, trebate pomnožiti 15 sa snagom kotla navedenom u tehničkoj dokumentaciji.

Drugo, volumen se može saznati pomoću vodomjera prilikom punjenja sustava. Prilikom punjenja uzima se u obzir količina upotrijebljene tekućine. Ovo je preciznija i zahtjevnija opcija.

Treći način uključuje izračun ukupnog volumena svih elemenata sustava grijanja. Ovo je najtočnija opcija. Kapacitet izmjenjivača topline kotla, radijatora, konvektora, mjernih instrumenata može se saznati iz tehničkih karakteristika. Za izračun kapaciteta cijevi koriste se podaci iz tablice.

U tablici su navedene dimenzije cijevi u inčima i njihov volumen u litrama po 1 metru, koji se koristi za zbrajanje ukupnog volumena

U tablici je naveden volumen cijevi po metru duljine, izrađenih od najčešćih i najsuvremenijih materijala. Unutarnji promjer naveden je u inčima od 0,5 do 1,5 jedinica.

Još jedan način koji pretendira na visoku točnost jest izračun prema formuli:

Vuk = π x D2 x L/4,

gdje:

• π – jednako je 3,14;
• D – označava parametre unutarnjeg promjera cijevi;
• L – označava duljinu cjevovoda sustava.

Nakon dobivanja potrebnih podataka, oni se zbrajaju i dobiva se ukupni volumen sustava, koji se koristi u daljnjim izračunima.

Koraci i formule punog ciklusa izračuna za projektiranje i organizaciju grijanja privatne kuće navedeni su ovdje. Preporučujemo da se upoznate s korisnim informacijama.

Odabir ekspanzijskog spremnika prema tablici

Uz dostupne potrebne podatke, optimalna varijanta ekspanzijske posude može se odabrati prema tablici volumena i proračunskog tlaka.

Ukupni volumen sustava izračunava se prema navedenoj metodi, parametri tlaka relevantni su samo za zatvorene modifikacije i navedeni su u tehničkim podacima opreme.

Podaci iz tablice omogućuju odabir volumena ekspanzijske posude od 4 do 300 litara

Ova opcija ne zahtijeva posebne izračune, osim izračuna ukupnog volumena sustava. Korištenje tablice znatno olakšava i ubrzava odabir ekspanzijske posude s potrebnim kapacitetom spremnika.

Korištenje formula za izračun

Ako podaci iz tablice nisu dovoljni, moguće je samostalno izračunati potrebni pokazatelj volumena spremnika.

Za to se koristi sljedeća formula:

Vb = Vc x k/D,

gdje:

• Vb – označava traženi kapacitet ekspanzijske posude;
• Vc – ukupni kapacitet sustava;
• k – koeficijent širenja tekućine pri zagrijavanju;
• D – koeficijent učinkovitosti ekspanzijske posude.

Od podataka potrebnih za izračun, nepoznati ostaju koeficijenti k i D. Prvi je tablična vrijednost, a drugi se izračunava posebnom formulom.

Također postoji i koristi se tablica toplinskog širenja. Ona omogućuje određivanje koeficijenta za sustave s vodom ili antifrizom. Vrijednost nije linearna, mijenja se pri zagrijavanju, ovisno o prisutnosti i koncentraciji glikola u tekućini.

Pomoću ovih podataka mogu se odrediti parametri koeficijenta širenja tekućine pri zagrijavanju (k), potrebni za izračun volumena ekspanzijskog balona.

Za vodu se koncentracija etilen glikola uzima kao '0', za antifriz koncentracija se određuje prema podacima koje je naveo proizvođač. Temperaturom zagrijavanja smatra se radna temperatura za konkretni sustav.

Da biste samostalno izračunali koeficijent učinkovitosti ekspanzijskog spremnika, primjenjuje se formula:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

gdje:

• Qm – maksimalni tlak sustava prema tvorničkom pragu aktivacije sigurnosnog ventila;
• Qb – prethodni tlak u zračnoj komori ekspanzijske posude prema tehničkom listu.

Ako je posljednji parametar nepoznat, mjeri se prilikom napuhavanja ili ispuštanjem kroz nastavak balona.

Drugi načini izračuna

Osim samostalnih izračuna pomoću formula i tablica, postoje alternativni načini. Dostupna opcija izračuna je pomoć online kalkulatora.

Nedostatka mrežnih resursa koji nude online izračun tražene vrijednosti nema. Lako ih je pronaći ključnim upitom.

Još jedna opcija za dobivanje potrebnih podataka je obraćanje profesionalnim projektantima. To je najpouzdaniji način, ali točnost dobivenih informacija bit će prilično skupa.

S pravilima ugradnje i povezivanja ekspanzijskih posuda zatvorenog i otvorenog tipa upoznat će sljedeći članak, posvećen tim pitanjima.

Kako pravilno odabrati ekspanzijski spremnik?

Odlučivanje o tipu sustava grijanja preporučuje se već u fazi planiranja. Odabir spremnika obično se odgađa za razdoblje nakon izgradnje kuće, kada je sustav montiran i njegov volumen poznat.

Pri odabiru optimalne varijante ekspanzijskog spremnika preporučuje se:

• orijentirati se na volumen zatvorenog ekspanzijskog spremnika koji premašuje vrijednost toplinskog širenja rashladnog sredstva;
• pri kupnji treba obratiti pažnju na priključak, oblik spremnika i položaj konektora za pričvršćivanje – to će omogućiti izbjegavanje neočekivanosti tijekom montaže;
• važno je posvetiti pažnju uputama na kućištu koje sadrže korisne informacije o instalaciji i tehničke parametre.

Pri kupnji je bolje usmjeriti se na provjerenog proizvođača, čak i ako će njegovi spremnici biti skuplji. To će biti jamstvo trajnosti sustava grijanja, naravno uz uvjet pravilnog rada i redovitog održavanja.

Prije povezivanja, prethodni tlak u plinskom odjeljku membranskog spremnika podešava se na vrijednost jednaku pokazateljima statičkog tlaka stupa toplinskog medija u krugu grijanja. Podešavanje se vrši običnom automobilskom pumpom, kontrolira se manometrom.

Glavno je ne kupiti za sustav grijanja bojlerski spremnik – potpuno su različiti po svojim tehničkim karakteristikama

Ne smije se brkati ekspanzijske posude za sustave grijanja i hidroakumulatore za linije hladne vodoopskrbe. Razlikuju se po izgledu i konstrukcijskim značajkama. Prve su obojene crveno i obično se ne rastavljaju, druge su plave boje, opremljene su uklonjivom prirubnicom za popravak membrane.

Zaključci i koristan video na temu

Video će pomoći u određivanju parametara ekspanzijske posude zatvorene izvedbe, razjasniti razlike između spremnika za grijanje i bojlerskih sustava:

Princip rada i značajke odabira spremnika u video isječku:

Sustav grijanja privatne kuće može biti izveden po otvorenoj ili zatvorenoj shemi, što zahtijeva ugradnju ekspanzijske posude odgovarajuće konstrukcije. Ključni čimbenik njegove funkcionalnosti je volumen, koji se može izračunati samostalno ili povjeriti profesionalnim dizajnerima.

Ispravno odabrana oprema pomoći će održati potreban volumen tekućine u otvorenom sustavu, a u hermetičkom grijanju održat će razinu radnog tlaka.

Napišite, molimo, komentare u bloku koji se nalazi ispod. Podijelite vlastito iskustvo u sastavljanju krugova grijanja s ekspanzijskim spremnikom i korisne informacije za posjetitelje stranice. Postavljajte pitanja, objavljujte fotografije na temu članka.