Kam nainstalovat expanzní nádobu na přívodu nebo zpátečce?

Systémy ohřevu vody se používají především pro vytápění obytných a veřejných budov. To je způsobeno mnoha důvody, zejména skutečností, že voda jako chladicí kapalina splňuje všechny hygienické a hygienické požadavky.

Podle [1, 2] lze dodávky tepla do budov realizovat prostřednictvím tepelných sítí ze systému centralizovaného zásobování teplem (KVET nebo okresní kotelna) nebo z autonomního zdroje tepla (vestavěná, přistavená nebo volně stojící kotelna). ). Topný systém slouží k udržení normální teploty vzduchu v prostorách a skládá se ze tří hlavních prvků: samostatného topného bodu, potrubního systému sloužícího k přívodu chladiva (vody) do každého topného zařízení a topných zařízení určených k přenosu vypočteného množství tepla. od chladicí kapaliny přes stěnové topné zařízení až po vzduch v místnosti.

V topném systému voda nepřetržitě cirkuluje a její teplota se mění: část potrubí z topného bodu (nebo kotle) ​​do topných zařízení je naplněna ohřátou vodou a ze zařízení do topného bodu – chlazenou vodou. Teplota vody v topném systému se mění, a to i v souladu s harmonogramem kontroly kvality, v závislosti na teplotě venkovního vzduchu.

Současně se změnou teploty vody v otopné soustavě se mění i objem vody. Při zvýšení teploty se objem vody zvětšuje a při poklesu se zmenšuje. Současně se mění tlak uvnitř prvků systému. Tyto změny by neměly mít vliv na provoz topného systému – v první řadě by tlak neměl překročit pevnost v tahu žádného prvku systému. Aby se tomu zabránilo, je v topných systémech s tepelným výkonem do 6 MW instalována expanzní nádoba (otevřená nebo uzavřená). V tomto článku se pro zjednodušení prezentace materiálu uvažuje pouze o použití otevřené expanzní nádoby.

Hlavním účelem expanzní nádoby je přizpůsobit se nárůstu objemu vody, která se tvoří při jejím zahřívání. Nádrž se instaluje nad otopnou soustavu cca 1 m (v otopných soustavách, ve kterých teplota vody v přívodním potrubí není vyšší než 9 5 °C). Tato instalace expanzní nádoby zajišťuje požadované množství hydrostatického tlaku a eliminuje úniky vzduchu do topného systému. Voda v expanzní nádobě se navíc používá k dobíjení topných systémů v případě malých netěsností.

Expanzní nádoba musí být připojena k topnému systému tak, aby voda mohla bez překážek proudit do a z nádoby.

K expanzní nádrži jsou určitým způsobem připojena následující potrubí: expanze, signál, přepad a cirkulace; v některých případech je instalován hladinový spínač. Všimněte si, že přepadová trubka slouží k ochraně expanzní nádoby před přetečením a spojuje nádrž s atmosférou, což zajišťuje volný přístup vzduchu do ní. Je to nutné z důvodu proměnlivosti hladiny vody v expanzní nádrži.

Při zapnutí oběhového čerpadla bude do jedné části topného systému čerpána chladicí kapalina (topný systém je uzavřený okruh), do druhé dojde k sání. Bod, ve kterém je expanzní nádoba připojena potrubím k vratnému potrubí, se nazývá „bod konstantního tlaku“, protože tlak v něm zůstává konstantní, jak když čerpadlo běží, tak když neběží.

Bod konstantního tlaku je hranice, kde končí čerpání a začíná sání. V sacích prostorech vzniká snížený tlak, a pokud je pod atmosférickým tlakem, pak může být netěsnostmi nasáván atmosférický vzduch do otopného systému, který naruší cirkulaci vody. Pokud je sací sekce přívodním potrubím topného systému, ve kterém může být teplota chladicí kapaliny 9 5 ° C, pak při tlaku pod atmosférickým tlakem může voda vřít, což bude produkovat páru a v důsledku toho cirkulace vody se zastaví. Aby se tomu zabránilo, měla by být expanzní nádoba připojena k vratnému potrubí topného systému před sacím potrubím oběhového čerpadla. V tomto případě budou téměř všechna potrubí topného systému pod přetlakem (a výrazně vyšším než atmosférický tlak), což eliminuje var vody a úniky vzduchu [3].

Pokud je teplo dodáváno do skupiny budov prostřednictvím topné sítě z autonomního zdroje tepla (kotelny), pak připojení expanzní nádoby pomocí výše uvedené metody v praxi obvykle není možné, protože se s největší pravděpodobností ukazuje, že vzdálenost od oběhové čerpadlo k expanzní nádrži je velmi významné a činí 100 m a více.

Rýže. 1. Schéma dodávky tepla do bytových domů z autonomního zdroje (kotelna) [I, II, III — obytné budovy; 1 – kotelna; 2 и 3 — přívodní a zpětné potrubí topné sítě; 4, 5 и 6 — jednotlivá topná místa; 7 – otevřená expanzní nádoba]

Na Obr. Na obrázku 1 je schéma dodávky tepla do tří bytových domů z kotelny. Kotelna je vybavena litinovými článkovými teplovodními kotli s parametry chladiva 95–7 0 °C. Kotelna je umístěna v samostatné budově a expanzní nádoba je instalována v nejvyšší budově (s ohledem na počet podlaží a terén se jedná o bytový dům III, obr. 1). Expanzní nádoba je tedy společná pro všechny tři topné systémy (obr. 1–3).

V 1960. letech se v malých městech stavěly převážně pětipatrové domy. K jejich vytápění byly instalovány jednotrubkové systémy ohřevu vody s venkovním vedením a jako topná zařízení byly široce používány litinové radiátory. Tyto topné systémy pracovaly stabilně a udržovaly požadovanou teplotu vzduchu ve vytápěných objektech. Nejčastěji jedna kotelna vytápěla dva až tři domy a jako palivo se využívalo nekvalitní uhlí. Expanzní nádoba 11 byla připojena k vratnému potrubí topného systému následovně (obr. 2): cirkulační potrubí bylo připojeno v bodě A a expanzní potrubí v bodě B. Vzdálenost mezi body A a B byla asi 2–3 m, s přihlédnutím k umístění stoupaček topného systému. S tímto návrhem fungovaly otopné soustavy ve všech objektech napojených na kotelnu do určitého bodu stabilně a dobře.

Rýže. 2. Schéma jednotlivého topného bodu a jedné větve topného systému v bytovém domě III [1, 2, 3 и 4 – ventily; 5 и 6 — sběrače bahna; 7 и 8 — tlakoměry; 9 и 10 – teploměry; 11 – expanzní nádrž; 12 – cirkulační potrubí; 13 – expanzní potrubí]

Tento typ připojení expanzní nádoby byl široce používán v minulých letech. V technické literatuře těch let nebyly žádné pokyny nebo doporučení, kde a jak má být expanzní nádoba připojena, když byla umístěna ve značné vzdálenosti od kotelny.

Čas od času, nejčastěji za chladného počasí, kdy se venkovní teplota vzduchu blížila k −2 0 °C, se však objevila alarmující informace, že v takové a takové kotelně začal náhle prudce stoupat tlak v kotlích (podle tlaku stavy měřidel), a po nějaké době V té době se objevily netěsnosti v spojích vsuvek litinových článkových kotlů.

Bylo nutné zastavit provoz kotelny a počkat na vychladnutí kotlů, prasat a obložení kotlů, poté byly kotle demontovány, odstraněny netěsnosti a provoz kotelny byl opět obnoven. Ve skutečnosti provedli generální opravu, která si při práci na dvě nebo tři směny vyžádala až pět dní. V této době nefungovalo topení v obytných domech.

Byly uvedeny různé důvody pro výskyt netěsností v kotlích, například špatná kvalita sekčních kotlů, nekvalitní instalace atd. atd. Mezi důvody vzniku netěsností však patří místo, kde byla expanzní nádoba připojena k topný systém nebyl uvažován.

Po nějaké době přišlo pochopení důvodů vzniku netěsností v kotlích. Pokud během provozu kotelny a otopných soustav zůstanou ventily 1 a 2 (obr. 2) otevřené, pak se zvýšením objemu vody (při ochlazení) bude voda volně procházet potrubím a hromadit se v expanzní nádobě 11 (obr. 2), přičemž hladina vody v expanzní nádobě pro posuzovaný případ vzroste přibližně o 700 mm.

Zvýšení hydrostatického tlaku o specifikovanou hodnotu nemůže způsobit netěsnosti, a to ani u spojů vsuvek kotle.

Pokud se však z nějakého důvodu uzavřou ventily 1 a 2, například kvůli opravě topného systému, pak bude expanzní nádoba 11 odpojena od topného systému a voda do ní nebude moci proudit, takže tlak v otopných soustav budov I a II a v kotlích začnou prudce přibývat (voda se prakticky nestlačuje). V uvažovaném systému zásobování teplem je „nejslabším“ místem (z hlediska výskytu netěsností) litinový článkový kotel, respektive vsuvkové spojení článků – je známo, že články těchto kotlů se spojují pomocí bezzávitové bradavky, proto je to nejnespolehlivější místo a je to v bradavkách jako první uniká.

Pokud však připojíte expanzní nádobu ke zpětnému potrubí v prostorách jednotlivého topného bodu za ventilem 2 (ve směru pohybu vody), jak je znázorněno na Obr. 3 (v bodech B a D), pak bude expanzní nádoba 11 vždy připojena k aktivní části topné sítě a „dodatečný“ objem vody vzniklý při expanzi vody cirkulující v otopných soustavách objektů I a II a topné trubky vstoupí do expanzní nádrže 11 expanzní trubkou 13 a nedojde k velkému nárůstu tlaku v topném systému. Hladina vody v expanzní nádrži však může stoupnout až na úroveň připojení přepadové trubky.

Rýže. 3. Schéma jednotlivého topného bodu a jedné větve topného systému [1, 2, 3 и 4 – ventily; 5 и 6 — sběrače bahna; 7 и 8 — tlakoměry; 9 и 10 – teploměry; 11 – expanzní nádrž; 12 – cirkulační potrubí; 13 – expanzní potrubí]

Zvolme požadovaný objem expanzní nádoby pro systém zásobování teplem (obr. 1).

Pro systém zásobování teplem, jehož schéma je na Obr. 1 určíme užitečný objem expanzní nádoby s následujícími výchozími údaji: tepelný výkon každého topného systému – Q = 150 kW; parametry chladicí kapaliny – tg = 9 5 °C, tо = 7 0 °C; topná zařízení – litinové radiátory.

Celkový objem vody v systému zásobování teplem (obr. 1) se vypočítá pomocí vzorce (10.5) uvedeného v [3]:

Vc = (Vpr + Vtr + Vcat + Vexterní síť)Qco, (1)

kde Vpr, Vtr, Vboil a Vexternal network jsou objemy vody v prvcích topného systému při tg = 9 5 °C, resp. (litinové radiátory – Vpr = 9,5 l/kW; potrubí topného systému – Vtr = 6,9 l / kW litinový kotel – Vbot = 2,6 l/kW vnější sítě – Vexterní síť = 4,2 l/kW; Qco – celkový tepelný výkon všech systémů ohřevu vody, kW.

Objem vody potřebný k naplnění tří topných systémů a topné sítě se vypočítá jako:

Vs = (9,5 + 6,9 + 2,6 + 4,2) 450 = 10440 litrů.

Užitný objem expanzní nádoby Vpol, odpovídající zvýšení objemu vody v systému Vc, s přihlédnutím k údajům v tabulce. 3.1 [3] (s rezervou) se určuje podle následujícího vzorce:

Vpol = 0,045Vс = 0,045×10440 = 470 l.

Pro instalaci akceptujeme velikostně nejbližší expanzní nádobu typu 7E010 (tab. III. 44 [4]) s užitečným objemem 476 litrů. Průměr nádrže – 930 m, výška – 1000 mm, hmotnost nádrže – 107,2 kg. Užitný objem expanzní nádoby odpovídá zvětšení (zvětšení) objemu vody plnící topný systém.

Pokud hladina vody v expanzní nádobě stoupne na úroveň přípojky přepadového potrubí, pak se tlak v nejnižším bodě topného systému zvýší přibližně o 700 mm (oproti minimální, ale přípustné hladině vody v nádrži), ale tento tlak nemůže způsobit netěsnosti v vsuvkových spojích litinového kotle.

Bohužel v referenční literatuře [3, 4] nejsou pro uvažovanou variantu systému zásobování teplem žádná doporučení a návody, kde a jak má být expanzní nádoba připojena k otopné soustavě. Vše výše uvedené bude platit, pokud se použije uzavřená expanzní nádrž.