Expanzní nádoba pro vytápění otevřeného typu: konstrukce, účel, hlavní typy + rady pro výpočet nádoby

V dnešní realitě již expanzní nádrž pro vytápění otevřeného typu dávno a nezvratně prohrála konkurenční boj s modernější a účinnější uzavřenou nádobou.

Nicméně morálně zastaralé zařízení se stále aktivně používá. A v řadě situací má dokonce některé výhody oproti technologickým membránovým nádržím.

V tomto materiálu rozebereme jeho účel a konstrukční vlastnosti, a také se seznámíme s principem práce a pravidly výpočtu tohoto typu nádržky.

Účel nádrže v systémech otevřeného typu

Uvedené zařízení se používá v topných systémech k prevenci jejich poruch při zvýšení objemu a tlaku teplonosné látky, ke kterému dochází při zahřívání.

Pokud máme být přesní, při zvýšení teploty vody cirkulující v systému z 5 na 100 °C se její objem zvětší o 4 %. A to je hodně, protože se nemá kam vejít v trubkách a radiátorech – není tam volné místo.

Do expanzní nádrže otevřeného typu se vytlačují přebytky teplonosné látky z topného systému, čímž se zabrání poškození jeho částí v důsledku zvýšeného tlaku. Ten vzniká, protože vodu nelze stlačit, a sama se při zvýšení teploty výrazně zvětšuje. Po ochlazení se teplonosná látka vrací do topného systému.

V důsledku toho několik set gramů v malém topném systému nebo několik litrů v poměrně velkém zvyšuje tlak na kritické hodnoty a vede ke vzniku silných vodních rázů.

To má za následek vytlačení těsnění, poškození fitinků, radiátorů a nákladné opravy – vše v nejnevhodnější chvíli.

A poté, co teplota teplonosné látky klesne, její přebytky se opět stávají nezbytnými pro efektivní fungování systému, proto musí být vráceny, a to v plném objemu. V případě odpařování je nutné doplňovat zásoby kapaliny.

Charakteristické rysy otevřené nádrže

Takové nádrže jsou extrémně jednoduché – jako expanzní nádrž lze vždy použít obyčejný kbelík, speciálně vyrobenou nádobu z dostupných materiálů, kanystr nebo něco podobného.

Konstrukční vlastnosti nádoby

Hlavními požadavky na konstrukci jsou:

• dostatečný objem;
• absence těsnosti.

To znamená, že je přípustná i absence víka, ačkoli je žádoucí – chrání před vniknutím částic nečistot do topného systému.

Nádrž, kterou plánujete použít jako expanzní nádobu, musí být vybavena hrdlem, ke kterému je přivedena trubka z topného systému. To je jediné povinné příslušenství.

Konstrukce jakékoli expanzní nádoby je velmi jednoduchá – jedná se o běžnou nádobu vybavenou jedním nebo několika vstupy/výstupy. To umožňuje přebytečné kapalině hromadit se a odtékat. Nejtehnologičtější nádrže jsou vybaveny přívodem vody a vypouštěcím kohoutem, který slouží k odvádění vody do kanalizace při příliš velkém objemu přebytků.

Ale pro pohodlí a odstranění drobných nepříjemností je vhodné použít následující příslušenství:

• Přepadovou hadici nebo trubku – takový konstrukční prvek je nutný v případě přetečení expanzní nádoby. Tento prvek odváděním kapaliny do kanalizace nebo mimo budovu eliminuje možnost jejího zaplavení.
• Trubku pro přívod vody – je nezbytná pro doplňování topného systému vodou. Bez ní se lze obejít, ale je třeba si uvědomit, že tento úkon bude nutné provádět s kbelíkem v ruce. V takovém případě bude konstrukce levnější.

Jelikož se expanzní nádoby často instalují na půdách, je třeba se postarat o jejich tepelnou izolaci. Tím se zabrání zamrznutí kapaliny a selhání celého systému.

Jako teplonosnou kapalinu lze použít pouze obyčejnou vodu. Moderní účinné nemrznoucí směsi se v otevřených nádržích rychle odpařují. To vede k výraznému zvýšení nákladů na celý proces vytápění místnosti.

Kromě toho jsou výpary nemrznoucích směsí téměř vždy toxické, což má vliv na zdraví obyvatel. Více o typech teplonosných kapalin pro topný systém a jejich vlastnostech jsme popsali v tomto materiálu.

Tvar a materiál výroby

Tvar nádrže nemá zásadní význam, proto může být jakýkoli:

• kulatý;
• obdélníkový;
• lichoběžníkový atd.

Materiálem výroby může být jakýkoli kov nebo dokonce plast, ale protože se teplonosná kapalina může zahřát na značné teploty, musí být tepelně odolný.

Tento obrázek pomáhá pochopit princip práce expanzní nádrže. Na obrázku vlevo je znázorněna chladicí kapalina ve studeném stavu. Jí poskytnutý objem s rezervou stačí. Ale když začne ohřev (obrázek vpravo), brzy vznikne přebytek vody. Ve skutečnosti je přebytečné kapaliny málo, ale to zcela stačí k tomu, aby našla slabé místo v systému a vytvořila netěsnost nebo vedla k poškození zařízení.

V prodeji jsou různé varianty otevřených expanzních nádrží, ze kterých není obtížné vybrat tu nejvhodnější. Nebo si vyrobit z dostupných materiálů vlastní nádrž, která bude plnit roli expanzní nádoby.

Princip činnosti zařízení

Expanzní nádrž je součástí nejjednodušších topných systémů, které fungují podle fyzikálních zákonů. Když je pohyb kapaliny potrubím a radiátory prováděn samospádem, energii pro to zajišťuje tlakový rozdíl.

Aby nebyl narušen přirozený přenos tepla a oběh vody, měla by být expanzní nádrž instalována v nejvyšším bodě celého topného systému, přičemž kotel by měl být nejnižší. Podrobněji o instalaci a připojení nádrže jsme hovořili v tomto článku.

V opačném případě přítomnost nádrže nebude mít požadovaný účinek. Což neochrání před zvýšením tlaku, vodními rázy a následnými poruchami.

Důležitou výhodou otevřených expanzních nádrží je jejich dostupnost. Například nádrž lze vyrobit i z dostupných materiálů, kterých je dostatek na chatách, v pomocných místnostech rodinných domů. Expanzní nádobou se může stát jakákoliv kovová nebo plastová nádoba požadované velikosti, o čemž svědčí fotografie.

Samotná nádrž při studené chladicí kapalině nijak neparticipuje na provozu topného systému.

Vše se mění, když se kapalina zahřeje na významné teploty a vytvoří přetlak v potrubí a radiátorech, protože v takových situacích se její přebytek aktivně tvoří a vytlačuje do expanzní nádoby. Kde zůstává až do okamžiku ochlazení chladicí kapaliny, poté samospádem opět putuje do potrubí, radiátorů a kotle.

Popsaný postup se provádí cyklicky, tedy po celou dobu provozu nádrže.

Vzhledem k tomu, že topný systém je otevřený, stejně jako samotná nádrž, kompenzace důsledků expanze nemůže být prováděna bez účasti člověka.

Důvodem je, že chladicí kapalina, která je v přímém kontaktu se vzduchem, se odpařuje, a čím více je zahřátá, tím aktivněji tento proces probíhá.

V důsledku toho musí uživatel pravidelně kontrolovat aktuální hladinu vody. A podle potřeby ji doplňovat.

Uvedená operace se provádí pomocí kbelíku nebo jiné nádoby s vodou. Není to příjemné, proto lze systém automatizovat zajištěním přívodu vody z vodovodního systému, a to libovolného: místního nebo centrálního.

Je třeba vědět, že geometrické tvary a přesné výpočty v případě otevřené expanzní nádoby nejsou vůbec důležité. Hlavní podmínkou efektivní práce je umístění v nejvyšším bodě systému a dostatečný objem nádoby až k přepadovému potrubí.

Kromě toho, pomocí přídavného zařízení lze popsaný postup učinit zcela autonomním.

Ale v takovém případě se ztrácejí nejdůležitější výhody všech otevřených nádob a otopných systémů:

• levnost;
• plná autonomie, tedy nezávislost na funkčnosti, spolehlivosti a přítomnosti jakýchkoli inženýrských systémů v místnosti.

Všechny procesy v otevřené nádobě probíhají podle přirozeného koloběhu, bez pomoci čerpadel a dalšího zařízení.

V důsledku toho, aby expanzní nádoba byla zaručeně užitečná, musí být rozměry samotného systému mírné, to znamená, že by se neměla používat pro vytápění chat a budov s plochou přesahující 100 m².

Optimálním místem pro umístění expanzních nádob jsou teplé půdy. Protože tam bude zaručeně nejvyšší bod systému a toto řešení také umožňuje schovat konstrukci s nízkými estetickými vlastnostmi dále od očí.

Pokud se toto pravidlo ignoruje, může to vést k značným finančním ztrátám, protože bude nutné provést řadu přestaveb k zajištění efektivity práce nádoby a celého systému jako celku.

Kromě toho musí být omezena výška. Protože je velmi problematické dosáhnout očekávaného výsledku při pokusu o vytápění tímto způsobem více než dvoupatrové budovy.

Jak provést výpočet?

Jak bylo uvedeno výše, každá expanzní nádoba používaná pro vytápění otevřeného typu se vyznačuje jednoduchostí konstrukce a výroby. A výpočet rozměrů takového výrobku není o nic složitější.

K čemuž lze použít vzorce nebo metodu spočívající v přibližném výpočtu pracovního objemu nádrže.

Příklad použití vzorce pro výpočet potřebného objemu nádrže. Na základě skutečného objemu vody cirkulující v okruhu se vypočítá pouze její nárůst při ohřátí na určitou teplotu, zaokrouhleno nahoru. Poté se výsledek sečte s objemem teplonosné látky v topném systému a přidá se libovolný počet litrů „do zásoby“.

Ve skutečnosti majitelé malých venkovských domků používají vzorce k určení potřebné kapacity nádrže jen velmi zřídka. Nejčastěji se vypočítá přibližný objem expanzní nádoby, ke kterému lze pro jistotu přidat libovolný počet litrů.

Důvod: v případě otevřených nádrží nadbytečný objem výrazně neovlivňuje cenu a v některých případech dokonce nevede k žádnému zdražení.

Výsledkem je, že celý výpočet kapacity spočívá v určení 10 % z celkového objemu teplonosné látky, což by měla být minimální hodnota expanzní nádrže.

Nejjednodušší je to provést v okamžiku projektování a vytváření topného systému, kdy jsou známy všechny parametry radiátorů, trubek a dalších konstrukčních prvků, nebo je lze snadno zjistit měřením. A pak jednoduše sečíst objemy všech součástí.

Ačkoli otevřené expanzní nádrže a systémy, pro které jsou určeny, jsou již dávno překonané, jejich dostupnost a především vysoká autonomie je činí žádanými v podmínkách daleko od ideálu. Například při problémech se stabilní dodávkou elektřiny nebo pokud majitelé objektů v něm trvale nebydlí.

Pokud jsou vstupní údaje neznámé, nejpraktičtějším způsobem výpočtu je experimentální. K tomu je třeba vypustit veškerou vodu ze systému a poté znovu naplnit systém teplonosnou látkou.

Při tom je třeba provést měření, což lze provést pomocí měřiče nebo pomocí nádoby známého objemu. Poté už jen stačí zjistit potřebných 10 % objemu teplonosné látky, které slouží jako orientační hodnota při výrobě nebo nákupu nádrže.

Závěry a užitečné video k tématu

Následující video vám umožní lépe pochopit, co představují otevřené expanzní nádoby, jak se vyrábějí a instalují:

Další video je věnováno domácím nádržím pro topný systém:

Otevřená expanzní nádrž je považována za zastaralé zařízení, stejně jako celý typ topného systému, ve kterém se používá. To znamená, že takové zařízení je neefektivní, protože jeho provoz je doprovázen značnými tepelnými ztrátami a ohřev probíhá extrémně pomalu.

Nicméně úplná autonomie, nezávislost, jednoduchost údržby a dostupná cena činí otevřenou nádrž žádanou daleko od stabilních podmínek velkých měst – na chatách, ve vesnicích atd.

Máte ještě nějaké dotazy ohledně výpočtu expanzní nádoby nebo si přejete upřesnit další body, které jsme v tomto článku nezmínili? Ptejte se na zajímavé nuance, pokládejte své otázky v bloku níže – naši odborníci a další návštěvníci stránek vám pomohou se zorientovat.

Pokud jste se nedávno zabývali výrobou nebo montáží otevřené expanzní nádoby, podělte se o to v bloku komentářů – mnohým začátečníkům budou vaše informace užitečné. Také přidávejte unikátní fotografie vaší expanzní nádoby.