Ekspanzijska posoda za ogrevanje odprtega tipa: zasnova, namen, osnovne vrste + nasveti za izračun posode

V današnjih razmerah je ekspanzijska posoda za ogrevanje odprtega tipa že zdavnaj in dokončno izgubila konkurenčni boj s sodobnejšo in učinkovitejšo zaprto posodo.

Kljub temu se moralno zastarela oprema aktivno uporablja. In v nekaterih situacijah ima celo nekaj prednosti pred tehnološkimi membranskimi rezervoarji.

V tem gradivu bomo analizirali njen namen in konstrukcijske značilnosti, seznanili pa se bomo tudi z načelom delovanja in pravili za izračun tovrstne posode.

Namen posode v sistemih odprtega tipa

Navedena naprava se v ogrevalnih sistemih uporablja za preprečevanje okvar ob povečanju prostornine in tlaka ogrevalnega medija, kar se zgodi ob segrevanju.

Natančneje, ko se temperatura vode, ki kroži v sistemu, dvigne od 5 do 100 °C, se njena prostornina poveča za 4 %. In to je veliko, saj v ceveh in radiatorjih ni prostega prostora, kamor bi lahko šla.

V ekspanzijsko posodo odprtega tipa se iz ogrevalnega sistema iztisne odvečno ogrevalno sredstvo, kar preprečuje okvaro njegovih delov zaradi povečanega tlaka. Do tega pride, ker vode ni mogoče stisniti, sama pa se ob povišanju temperature opazno poveča v prostornini. Po ohladitvi se ogrevalno sredstvo vrne v ogrevalni sistem.

Posledično nekaj sto gramov v majhnem ogrevalnem sistemu ali nekaj litrov v dovolj velikem sistemu poviša tlak do kritičnih vrednosti in povzroči nastanek močnih vodnih udarov.

Kar povzroči iztiskanje tesnil, okvaro fitingov, radiatorjev in dragih popravil – vse to ob najbolj neprimernem trenutku.

Ko se temperatura ogrevalnega sredstva zniža, njegovi odvečni deli spet postanejo potrebni za učinkovito delovanje sistema, zato jih je treba vrniti v celoti. V primeru izhlapevanja je treba zaloge tekočine dopolniti.

Značilne lastnosti odprte posode

Takšni rezervoarji so izjemno preprosti – kot ekspanzijsko posodo lahko vedno uporabimo navadno vedro, posebej izdelano posodo iz priročnih materialov, kanister ali kaj podobnega.

Konstrukcijske značilnosti posode

Glavne zahteve za konstrukcijo so:

• prisotnost zadostnega volumna;
• netesnost.

To pomeni, da je celo odsotnost pokrova dovoljena, čeprav je zaželen – ščiti pred vdorom delcev umazanije v ogrevalni sistem.

Rezervoar, ki ga nameravamo uporabiti kot ekspanzijsko posodo, mora biti opremljen s priključkom, na katerega je priključena cev iz ogrevalnega sistema. To je edini obvezni pripomoček.

Konstrukcija katere koli ekspanzijske posode je izjemno preprosta – predstavlja navadno posodo, opremljeno z enim ali več vhodi/izhodi. To omogoča, da se odvečna tekočina kopiči in odteka. Najbolj tehnično dovršeni rezervoarji so opremljeni z dovodom vode in izpustnim ventilom, ki je potreben za odvajanje vode v kanalizacijo, kadar je količina odvečne tekočine prevelika.

Vendar je za udobje in izogibanje manjšim nevšečnostim priporočljivo uporabiti naslednje dodatke:

• Pretočno cev ali cevovod – takšen konstrukcijski element je potreben v primeru prenapolnjenosti ekspanzijske posode. Ta element namreč odvaja tekočino v kanalizacijo ali preprosto izven stavbe, s čimer preprečuje poplavo.
• Cev za oskrbo z vodo – potrebna je za dopolnjevanje ogrevalnega sistema z vodo. Brez nje je povsem mogoče, vendar se je treba zavedati, da bo treba ta postopek izvajati z vedrom v rokah. Čeprav bo v slednjem primeru konstrukcija cenejša.

Ker so ekspanzijske posode pogosto nameščene na podstrešjih, je treba poskrbeti za njihovo toplotno izolacijo. To bo preprečilo zmrzovanje tekočine in izpad celotnega sistema.

Kot nosilec toplote se lahko uporablja samo navadna voda. Ker sodobni učinkoviti antifrizi v odprtih rezervoarjih hitro izhlapijo. To vodi v znatno podražitev celotnega postopka ogrevanja prostora.

Poleg tega so hlapi antifrizov skoraj vedno strupeni, kar vpliva na zdravje stanovalcev. Več o vrstah toplotnih nosilcev za ogrevalni sistem in njihovih značilnostih smo povedali v tem gradivu.

Oblika in material izdelave

Oblika posode nima bistvenega pomena, zato je lahko poljubna:

• okrogla;
• pravokotna;
• trapezna itd.

Material izdelave je lahko katera koli kovina ali celo plastika, vendar mora biti toplotno odporen, ker se lahko toplotni nosilec segreje do visokih temperatur.

Ta risba pomaga razumeti princip delovanja ekspanzijske posode. Na levi sliki je prikazan toplotni nosilec v hladnem stanju. Zagotovljena prostornina mu več kot zadostuje. Toda ko se začne segrevanje (desna slika), kmalu nastane presežek vode. Dejansko je odvečne tekočine malo, vendar je povsem dovolj, da poišče šibko točko v sistemu in povzroči puščanje ali okvaro opreme.

V prodaji so različne različice odprtih ekspanzijskih posodic, med katerimi je enostavno izbrati najprimernejšo. Lahko pa izdelate tudi domač rezervoar iz priročnih materialov, ki bo opravljal vlogo ekspanzijske posode.

Načelo delovanja naprave

Ekspanzijska posoda je del najpreprostejših ogrevalnih sistemov, ki delujejo po fizikalnih zakonih. Ko se tekočina po ceveh in radiatorjih premika gravitacijsko, energijo za to zagotavlja tlačna razlika.

Da ne bi motili naravne izmenjave toplote in kroženja vode, je treba ekspanzijsko posodo namestiti na najvišjo točko celotnega ogrevalnega sistema, pri čemer mora biti kotel najnižji. Podrobneje o namestitvi in priključitvi posode smo govorili v tem članku.

V nasprotnem primeru prisotnost posodice ne bo dala želenega učinka. To ne bo zaščitilo pred povišanjem tlaka, vodnimi udari in kasnejšimi okvarami.

Pomembna prednost odprtih ekspanzijskih rezervoarjev je njihova dostopnost. Na primer, posodo lahko izdelate celo iz priročnih materialov, ki jih je dovolj na vikendih, v pomožnih prostorih zasebnih hiš. Ekspanzijska je lahko katera koli kovinska ali plastična posoda ustrezne velikosti, kar dokazuje fotografija.

Sam rezervoar pri hladnem toplotnem nosilcu ne sodeluje pri delovanju ogrevalnega sistema.

Vse se spremeni, ko se tekočina segreje na visoke temperature in ustvari previsok tlak v ceveh in radiatorjih, saj se v takih situacijah njen presežek aktivno ustvarja in potisne v ekspanzijsko posodo. Kjer ostane do ohladitve toplotnega nosilca, nato pa gravitacijsko spet vstopi v cevi, radiatorje in kotel.

Opisani postopek se izvaja ciklično, torej skozi celotno obdobje uporabe rezervoarja.

Ker je ogrevalni sistem odprt, prav tako pa tudi posoda, kompenzacija posledic raztezanja ne more potekati brez človekovega sodelovanja.

Razlog je v tem, da toplotni nosilec, ki je v neposrednem stiku z zrakom, izpareva, pri čemer bolj ko se segreva, bolj aktivno poteka ta postopek.

Posledično mora uporabnik redno preverjati dejanski nivo vode. In jo po potrebi dolivati.

Navedeno operacijo se izvaja z vedrom ali drugo posodo z vodo. To je neprijetno, zato lahko sistem avtomatizirate z organizacijo dovoda vode iz sistema za oskrbo z vodo, in sicer katerega koli: lokalnega ali centraliziranega.

Vedeti je treba, da geometrijske oblike in natančni izračuni v primeru odprte ekspanzijske posode niso pomembni. Osnovni pogoj za učinkovito delovanje je namestitev na najvišji točki sistema in zadostna prostornina posode do prelivne cevi.

Poleg tega lahko z uporabo dodatne opreme opisani postopek postane popolnoma avtonomen.

Toda v tem primeru se izgubijo najpomembnejše prednosti vseh odprtih posod in ogrevalnih sistemov:

• cenovna ugodnost;
• popolna avtonomnost, to je neodvisnost od delovanja, brezhibnosti in prisotnosti kakršnih koli inženirskih sistemov v prostoru.

Vsi procesi v odprti posodi potekajo v skladu z naravnim kroženjem, brez pomoči črpalk in druge opreme.

Posledično morajo biti dimenzije samega sistema zmerne, da je ekspanzijski rezervoar zagotovo uporaben, to pomeni, da ga ne smete uporabljati za ogrevanje hiš in stavb, katerih površina presega 100 m².

Optimalno mesto za namestitev ekspanzijskih posod so topla podstrešja. Ker je tam zagotovo najvišja točka sistema, poleg tega pa takšna rešitev omogoča, da konstrukcijo z nizkimi estetskimi lastnostmi skrijete pred pogledi.

Če to pravilo zanemarite, lahko to povzroči znatne finančne izgube, saj boste morali izvesti vrsto predelav za zagotovitev učinkovitosti delovanja posode in celotnega sistema kot celote.

Poleg tega mora biti višina omejena. Ker je zelo težko doseči pričakovani rezultat pri poskusu ogrevanja več kot dvonadstropne stavbe s to metodo.

Kako izvesti izračun?

Kot je navedeno zgoraj, se vsaka ekspanzijska posoda, ki se uporablja za odprto ogrevanje, odlikuje po preprostosti konstrukcije in izdelave. Izračun dimenzij takega izdelka pa ni nič zahtevnejši.

Za to lahko uporabite formule ali metodo, ki vključuje približen izračun delovne prostornine rezervoarja.

Primer uporabe formule za izračun potrebne prostornine rezervoarja. Izhajajoč iz dejanske prostornine vode, ki kroži v krogu, izračunate le njeno povečanje pri segrevanju na določeno temperaturo, pri čemer zaokrožite navzgor. Nato dobljeni rezultat seštejete s prostornino hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu in dodate poljubno število litrov 'za rezervo'.

V resnici pa lastniki majhnih počitniških hišic formule za določitev potrebne prostornine rezervoarja uporabljajo izjemno redko. Najpogosteje izračunajo približno prostornino raztezne posode, kateri za vsak slučaj lahko dodajo poljubno število litrov.

Razlog: v primeru odprtih rezervoarjev odvečne prostornine ne vplivajo bistveno na stroške, v nekaterih primerih pa sploh ne privedejo do podražitve.

Posledično se celoten izračun prostornine zmanjša na določitev 10 % prostornine celotne hladilne tekočine, kar mora biti minimalna prostornina razteznega rezervoarja.

Najlažje to storite v času načrtovanja in izdelave ogrevalnega sistema, ko so znani vsi parametri radiatorjev, cevi in drugih konstrukcijskih elementov ali pa jih zlahka ugotovite z meritvami. Nato pa preprosto seštejte prostornine vseh komponent.

Čeprav so odprti raztezni rezervoarji in sistemi, za katere so namenjeni, že zdavnaj zastareli, jih dostopnost in predvsem visoka avtonomnost delata zahtevne v razmerah, daleč od idealnih. Na primer, če obstaja težava s stabilno oskrbo z električno energijo ali če lastniki prostorov tam ne prebivajo stalno.

Če so izvirni podatki neznani, je najbolj praktična metoda izračuna empirična. Zato je treba iz sistema izpustiti vso vodo, nato pa jo ponovno napolniti s hladilno tekočino.

Pri tem je treba opraviti meritev, kar je mogoče storiti s pomočjo števca ali z uporabo posode znane prostornine. Nato ostane ugotoviti potrebnih 10 % prostornine hladilne tekočine, ki služijo kot orientacija pri izdelavi ali nakupu rezervoarja.

Zaključki in koristen video na to temo

Spodaj objavljeni videoposnetek vam bo omogočil bolje razumeti, kaj so odprte raztezne posode, kako se izdelujejo in nameščajo:

Naslednji videoposnetek je namenjen doma izdelanim rezervoarjem za ogrevalni sistem:

Odprt raztezni rezervoar velja za zastarelo napravo, prav tako celotna vrsta ogrevalnega sistema, v katerem se uporablja. To pomeni, da je takšna oprema neučinkovita, saj njeno delovanje spremljajo precejšnje toplotne izgube, segrevanje pa poteka izjemno počasi.

Kljub temu popolna avtonomnost, neodvisnost, preprostost vzdrževanja in dostopna cena delajo odprt rezervoar zahtevan daleč od stabilnih razmer velikih mest – na počitniških hišah, v vaseh itd.

Ali imate še kakšna vprašanja glede izračuna rezervoarja ali želite pojasniti druge podrobnosti, ki jih v tem članku nismo omenili? Vprašajte o zanimivih odtenkih, postavite svoja vprašanja v spodnjem bloku – naši strokovnjaki in drugi obiskovalci spletnega mesta vam bodo pomagali razjasniti.

Če ste se nedavno ukvarjali z izdelavo ali montažo odprtega rezervoarja, o tem povejte v bloku komentarjev – mnogim začetnikom bodo vaše informacije koristile. Dodajte tudi edinstvene fotografije vašega ekspanzijskega rezervoarja.