Výpočet membránové expanzní nádoby v Excelu

K určení pracovního objemu membránová expanzní nádrž je nutné určit celkový objem otopné soustavy VL sečtením vodních objemů kotle, topných zařízení a potrubí.
Napsáno v Excelu.

Směrné hodnoty pro obsah vody v topných systémech

Objem expanzní nádoby V = (VL x E) / D, kde

VL — kapacita expanzního systému (kapacita kotle, všech potrubí a zásobníků tepla, pokud existují)
E – koeficient roztažnosti kapaliny, %
D — účinnost membránové expanzní nádrže

1. Je však poměrně obtížné vypočítat kapacitu topného systému, takže přibližný výpočet lze získat se znalostí výkonu topného systému pomocí vzorce – 1 kW = 15 l.
Například: výkon kotle pro chatu 30 kW, dále výkon topného systému (bez akumulátoru tepla) VL = 15 x 30 = 450 l.

2. Expanze kapaliny – 4% přibližně pro systémy ohřevu vody s maximální teplotou až 95°С (údaje jsou poměrně přesné a bezpečné)

Pokud se jako chladicí kapalina v systému používá etylenglykol (nemrznoucí směs), lze přibližný výpočet koeficientu roztažnosti provést pomocí následujícího vzorce:
ethylenglykol
10 % – 4 % x 1,1 = 4,4 %
20 % – 4 % x 1,2 = 4,8 % atd.;

účinnost membránová expanzní nádrž D = (PV – PS) / (PV + 1), kde

РV — maximální pracovní tlak otopné soustavy (výpočtový tlak pojistného ventilu se rovná maximálnímu pracovnímu tlaku), pro chaty obvykle postačuje Lišta 2,5;
PS – plnicí tlak membránová expanzní nádrž (musí se rovnat statickému tlaku topného systému; (0,5 baru = 5 metrů)
Například: plocha chaty je 300 m², výška systému 5m, výkon kotle 30 kW, objem tepelného akumulátoru 1000 l; pak požadovaný objem expanzní nádrž bude:
VL = 30 x 15 + 1000 = 1450 l.
PV = 2,5 bar; PS = 0,5 bar;
D = (2,5 – 0,5)/(2,5+1) = 0,57
V = 1450 x 0,04/0,57 = 101,75

Výběr expanzní membránové nádrže 110 l, nabíjecí tlak Lišta 0,5

Koeficient zvětšení objemu směsi voda/voda-glykol v závislosti na teplotě

Výpočtový program si můžete stáhnout z níže uvedeného odkazu:

Topný systém je nedílnou součástí téměř každé budovy v našem klimatickém pásmu. Je zřejmé, že v chladných obdobích, která každý rok trvají několik měsíců, se bez něj jednoduše neobejdete. Stává se, že u nás většina topných systémů funguje tak, že ohřívá vodu, která funguje jako chladivo. Protože podle fyzikálních zákonů se tato kapalina při zahřívání roztahuje a její objem se zvětšuje, musí být pro její přebytek zajištěna drenážní nádrž. Tato speciální nádoba je expanzní nádoba, která zajišťuje bezpečný a odolný provoz jakéhokoli topného systému. Proto je pro každou topnou síť velmi důležitý správný výběr tohoto prvku. Tato recenze se bude zabývat hlavními typy takových zařízení, principy jejich fungování a také poskytne další informace, na základě kterých můžete odpovědět na otázku – jak vybrat správnou expanzní nádrž?

Jak bylo uvedeno výše, fungování topných systémů není možné bez vypouštěcích nádrží. Jsou to oni, kdo chrání všechny komunikace a uzly takových sítí před tlakovými rázy spojenými s expanzí ohřáté kapaliny. Zároveň si někteří majitelé domů a bytů s malými topnými systémy mohou myslet, že úspěšně fungují bez expanzních nádob. To však vůbec není pravda, faktem je, že tyto důležité nádoby jsou jednoduše umístěny v kotlovém tělese. Některé modifikace generátorů tepla jsou okamžitě vybaveny vestavěnými expanzními nádobami o objemu až 12 litrů. Takové zařízení lze pohodlně použít v topných systémech, které používají malé množství chladicí kapaliny. Například moderní topné sítě vybavené nástěnnými kotli zřídka vyžadují ke svému fungování více než 100 litrů vody. Pak se pro takové případy stává topidlo s vestavěnou expanzní nádobou výborným řešením. Tato možnost však není vhodná pro všechny sítě. Pokud kotel není takovou nádobou vybaven, nebo její objem nestačí na množství chladicí kapaliny, která je v topném systému, je nutné expanzní nádobu dokoupit.

Kritéria pro výběr expanzních nádrží

Pro správný výběr vhodné výstupní nádrže je nutné zvážit jejich úpravy a principy fungování. Expanzní nádrže mohou být otevřené nebo uzavřené. Současně je první typ těchto zařízení, dříve široce používaný v topných systémech s přirozenou cirkulací, nyní považován za zastaralý a používá se extrémně zřídka.

Expanzní nádrž otevřeného typu je designově poměrně jednoduchá nádoba s víkem připojená k topné síti pomocí potrubí. Tato trubka funguje jako kanál, kterým ohřátá expandovaná kapalina vstupuje do zařízení a po ochlazení jej také opouští. Otevřenou expanzní nádobu lze také doplnit o další přepadové potrubí umístěné v její horní části. S jeho pomocí se přebytečná chladicí kapalina vypustí do kanalizace, pokud její množství přesáhne objem nádoby. Výhodou otevřených expanzních nádrží je nízká cena a jednoduchost konstrukce. Tato zařízení však mají mnohem více nevýhod. Mezi nevýhody expanzních nádrží otevřeného typu patří nutnost jejich instalace pouze v nejvyšším bodě topné sítě, riziko vystříknutí chladicí kapaliny a jejího neustálého odpařování v důsledku kontaktu se vzduchem a také koroze stěn. Mimo jiné se do těchto nádob musí neustále doplňovat voda.

Expanzní nádrž uzavřený typ – Jedná se o uzavřenou nádobu s membránou ze speciální technické pryže instalovanou uvnitř. Používají se v topných systémech, ve kterých je cirkulace chladicí kapaliny zajištěna příslušným čerpadlem. Konstrukčně jsou tato zařízení rozdělena na dvě části membránou nebo membránou, proto se jim také říká membránové nádrže. V horní komoře nádoby je inertní plyn (dusík nebo kyslík) a přebytečné chladivo se po zvýšení teploty a objemu dostává do spodní komory. Gumová membrána naplněná vodou se postupně zvětšuje a zvyšuje se i tlak v plynové komoře. Tento tlak působí konstantní silou na naplněnou membránu. Poté, co se chladicí kapalina začne ochlazovat a její objem se začne zmenšovat, stlačený plyn postupně vytlačí kapalinu zpět do topného systému. Zajímavé je, že většina výrobců natírá expanzní nádoby topení červenou barvou. Existují další, téměř podobné modré nádoby určené pro systémy zásobování teplou vodou. Vyznačují se méně odolnými pryžovými membránami určenými pro pitnou vodu.

Hlavní výhodou uzavřených expanzních nádrží je absence kontaktu chladicí kapaliny se vzduchem, díky čemuž není nasycena kyslíkem a nevypařuje se. Také kontejnery tohoto typu mohou být instalovány na jakémkoli vhodném místě. Kromě toho je důležité, aby uzavřené topné systémy s těmito nádržemi byly schopny provozu při vysokém tlaku, zatímco otevřené mohou pracovat výhradně při nízkém tlaku. Jedinou nevýhodou uvažovaných uzavřených nádob ve srovnání s jejich otevřenými protějšky je jejich vyšší cena. Což je jinak vzhledem k minimálním tepelným ztrátám a výrazně menším rozměrům nepodstatné. Uzavřené expanzní nádoby mohou být vybaveny vyměnitelnou přírubou nebo nevyměnitelnou membránou. Nejnovější úprava má jedinou výhodu – nižší cenu. Pokud jde o přírubové expanzní nádoby topných systémů, mají mnohem více výhod. Mezi jejich přednosti patří možnost výměny membrány v případě protržení nebo poškození, vertikální nebo horizontální orientace těla a také vyšší maximální tlak oproti nádobě s nevyměnitelnou membránou. Po pochopení toho, co jsou expanzní nádrže, můžete přejít na místo jejich instalace.

Umístění expanzní nádoby do topného systému

Již dříve bylo krátce zmíněno, že volba místa instalace výstupních nádrží závisí na typu topné sítě, ve které budou použity. Pokud jde o otevřený topný systém, jedná se o nádobu složitého tvaru, vyznačující se specifickými konvekčními proudy. Všechny jeho části by měly přispívat k rychlému vzestupu ohřáté vody do nejvyššího bodu sítě, poté bude chladicí kapalina proudit gravitací přes radiátory zpět do kotle. Je také důležité, aby konstrukce systému nebránila pohybu vzduchových bublin směrem nahoru. Expanzní nádoba v takové jednotrubkové topné síti je vždy umístěna v nejvyšším bodě, často v horní části zrychlovacího potrubí. Na druhé straně v uzavřeném topném systému s nuceným oběhem může být taková nádoba umístěna a připojena na jakékoli vhodné a vhodné místo.

Jak vybrat objem expanzní nádoby?

Když byl v procesu výběru drenážní nádrže určen její vhodný typ a umístění, v další fázi nutně vyvstává otázka výpočtu objemu nádoby. Tento úkol je velmi důležitý, proto byste k jeho realizaci měli přistupovat co nejzodpovědněji. Výpočet objemu topné expanzní nádoby lze provést různými způsoby. Některé z nich jsou přesnější, ale zároveň složitější. Další výpočty lze zase snadno provádět nezávisle. Níže budou uvedeny hlavní metody pro stanovení kapacity příslušných nádob. Aby bylo možné vybrat expanzní nádrž podle objemu, lze ji nejprve vypočítat pomocí následujících metod:

Profesionální kalkulace – vyrobené konstruktéry pomocí speciálního softwaru během pracovního procesu. Znalosti těchto specialistů a metody, které používají, umožňují zohlednit všechny faktory, které mohou ovlivnit stabilitu topného systému. Díky tomuto přístupu je tato metoda výpočtu nejpřesnější a nejspolehlivější, ale také poměrně nákladná. Vezmeme-li však v úvahu složitost a důležitost tepelné sítě pro jakýkoli objekt, můžeme dojít k závěru, že šetřit v této oblasti není vůbec vhodné;

Výpočet pomocí speciální kalkulačky – tyto nástroje pro stanovení objemu expanzních nádrží lze nalézt na různých internetových stránkách. Tyto online kalkulátory umožňují získat informace o minimální požadované kapacitě daných kontejnerů po zadání některých charakteristik tepelné sítě budovy a jejích jednotlivých komponentů do příslušných polí. Tato metoda je značně zjednodušená a je vhodná pouze pro jednotlivé topné systémy. Aby byl takový výpočet co nejpřesnější, je vhodné výsledky získané s jeho pomocí zkontrolovat na různých internetových zdrojích;

Přibližný výpočet – tato metoda je nejvíce nepřesná a umožňuje získat pouze přibližně požadovaný objem expanzní nádoby. Lze jej použít pouze ve fázi studie proveditelnosti. Aby bylo možné určit přibližnou kapacitu nádrže, musíte vynásobit celý objem chladicí kapaliny v topném systému 0,08. Na 100 litrů vody v síti bude tedy zapotřebí 8 litrů objemu expanzní nádoby. Existuje další způsob, jak provést přibližný výpočet – podle něj by se objem nádrže měl rovnat 15% celkového objemu vody v topném systému. Je třeba mít na paměti, že před přímým nákupem expanzní nádrže byste měli určitě přesněji vypočítat její vhodnou kapacitu;

Výpočet pomocí vzorců – lze provést nezávisle. Je však nutné být co nejopatrnější, aby se předešlo chybám, protože i jedna nepřesnost zcela zkreslí získaný výsledek. Na různých specializovaných portálech můžete najít různé vzorce pro stanovení požadované kapacity expanzních nádrží s přihlédnutím k objemu topného systému, typu chladicí kapaliny, jejích charakteristik, tlaku a dalších parametrů. Chcete-li dosáhnout větší přesnosti při výpočtu takového zařízení pomocí této metody, stojí za to použít různé vzorce samostatně a poté porovnat získané výsledky. Je zřejmé, že by měly být přibližně stejné.

Při odpovědi na otázku „jak vybrat expanzní nádrž?“ se nelze nedotknout tématu bezpečnostních opatření. Je zřejmé, že je to velmi důležité pro všechna tlaková zařízení. Proto musí být pojistné ventily expanzních nádob správně nastaveny. Pokud jde o vlastnosti takových zařízení, při nákupu byste si měli vybrat ventily s nastavitelnými schopnostmi, které vám umožní změnit maximální přípustný tlak v systému. Kromě toho musí být tato ochranná zařízení schopna násilného otevření. S jeho pomocí můžete pravidelně kontrolovat výkon ventilu. Také v tomto případě nebude přilepení cívky povoleno.

Kromě všech výše uvedených kritérií se výběr optimální expanzní nádrže provádí s ohledem na vlastnosti její membrány. V tomto případě je nutné dbát na jeho kvalitu, udávanou životnost, difúzní odolnost a rozsah provozních teplot. Při nákupu expanzní nádrže byste měli upřednostňovat výrobky od známých výrobců. Vyplatí se také ujistit se, že pro takové zařízení máte potřebné certifikáty kvality a bezpečnosti. Tento přístup vám umožní koupit spolehlivou expanzní nádrž, která bude sloužit po dlouhou dobu a účinně chránit topný systém.

• Po-So 9:30-19:00
• Slunce zavřeno

• Ocelové radiátory topení
• Hydraulické akumulátory
• Stanice čerpadel
• Fekální pumpy
• Hliníkové radiátory topení
• Plynové kotle
• Polypropylenové trubky
• Kanalizační potrubí
• Trubky pro podlahové vytápění