Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Stanovení velikosti membránové expanzní nádoby pro ohřívače vody

Datum: 14.5.2018  |  Autor: Ing. Vladimír Valenta  |  Zdroj: Český instalatér 2/2018  |  Recenzent: Jan Batík, produktový specialista MEIBES s.r.o.

Při ohřevu teplé vody v ohřívači dochází ke zvětšení jejího objemu. Se zvětšeným objemem narůstá také tlak v ohřívači. Pokud tlak překročí hranici otevíracího tlaku pojistného ventilu, začne odtékat teplá voda do odpadu. Tak dochází ke ztrátám vody. K větším poměrným ztrátám dochází zejména tehdy, kdy v době ohřevu není odebírána teplá voda.

Expanzní nádoby Airfix A, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Airfix A, foto MEIBES s.r.o.

Úvod

Obr. 1 – Schéma zapojení ohřívače vody a membránové expanzní nádoby
Obr. 1 – Schéma zapojení ohřívače vody a membránové expanzní nádoby

Při ohřevu teplé vody v ohřívači dochází ke zvětšení jejího objemu. Se zvětšeným objemem narůstá také tlak v ohřívači. Pokud tlak překročí hranici otevíracího tlaku pojistného ventilu, začne odtékat teplá voda do odpadu. Tak dochází k nehospodárným ztrátám vody. K větším poměrným ztrátám dochází zejména tehdy, kdy v době ohřevu není odebírána teplá voda.
To je v případech ohřívačů v rodinných domech, kdy se ohřev bez odběru může dít v době nepřítomnosti obyvatel. Použitím řádně dimenzované membránové expanzní nádoby (dále MEN) k těmto ztrátám vody nedojde. Navíc je pojistný ventil lépe chráněn před častým otevíráním, které způsobuje zkrácení jeho životnosti.

U centrálního ohřevu vody pro více bytů je pravděpodobné, že během ohřevu vždy dojde, díky faktoru současnosti, k odběru teplé vody. Při současném ohřevu a odběru teplé vody se vždy zvětšený objem vody sníží odběrem přes odběrné místo, takže nedochází ke ztrátám teplé vody.

MEN se osazují na přívod studené vody do ohřívače (obr. 1). Prvky na schématu představují: OV – ohřívač vody, SV – studená voda, TV – teplá voda, K1 a K2 – uzávěry, F – filtr, VZ – zpětný ventil, M – manometr, KA – odlučovač kalu, KV – vypouštěcí armatura, PV – pojistný ventil.

Protože je MEN součástí zabezpečovacího zařízení, nesmí být mezi MEN a ohřívačem žádná uzavírací, ale pouze servisní armatura pro snazší manipulaci s MEN z hlediska servisního zásahu..

Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Flexcon, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.

Odvození výpočtového vztahu

Tlaky vody i plynu (dusíku) v dalších vztazích jsou tlaky absolutními.

MEN musí pokrýt expanzní objem (m3)

ΔVe = Vvd − Vvh, (1)
 

kde je

Vvd
objem plynu v MEN při tlaku pd [m3]
Vvh
objem vzduchu v MEN při tlaku ph [m3]
pd
tlak studené vody vstupující do ohřívače [bar]
ph
nejvyšší tlak teplé vody na konci ohřevu [bar]
 

Nejvyšší tlak ph je současně jmenovitým tlakem ohřívané vody pn [bar].

Závislost mezi danými objemy je dána vztahem

pd . Vvd = ph . Vvh. (2)
 

Sloučením obou vztahů (1) a (2) a po úpravě dostaneme vztah

ΔVe / Vvd = (ph − pd) / ph. (3)
 

Protože musí platit, že objem MEN je roven Vvd, přejde (3) do tvaru

VEN = ΔVe / {1 − (pd / ph)}. (4)
 

Dále platí, že

ΔVe = e . Vz, (5)
 

kde je

e
poměrné zvětšení objemu vody při jejím ohřátí z 10 °C na jmenovitou teplotu tn [–]
Vz
objem zásobníku teplé vody (ohřívače) [m3]
 

Hodnota poměrného zvětšení objemu vody při jejím ohřátí z 10 °C na jmenovitou teplotu tn = 60 °C je e = 0,016.

Výpočet velikosti MEN [m3] se provede ze vztahu vzniklém sloučením vztahů (4) a (5), takže

VEN = e . Vz / {1 − (pd / ph)}. (6)
 

Poměr tlaků pd / ph by měl být zvolen co nejmenší, aby velikost MEN vyšla také nejmenší. Samozřejmě, že tlak studené vody pd je nejčastěji dán tlakem ve vodovodní síti. Při vyšších hodnotách nebo kolísání tlaku v síti by měl být omezen redukčním ventilem. Posloupnost jednotlivých tlaků je uvedena na stupnici (obr. 1),

kde je

pov
jmenovitý tlak ohřívače [bar]
pot
otevírací tlak pojistného ventilu [bar]
 
Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.
Expanzní nádoby Airfix, foto MEIBES s.r.o.

Průběh tlaků v ohřívači

Zde je popsán průběh tlaků v ohřívači nejprve bez odběru teplé vody. Před počátkem ohřevu vody je teplota vody v ohřívači t1 = 10 °C a tlak pd. Při ukončení ohřevu bude teplota vody tn a tlak teplé vody ph, na který byla dimenzována MEN.

Při následném počátku odběru teplé vody bude její tlak ph. Tento tlak poklesne až na hodnotu pd po postupném odběru expanzního objemu ΔVe. Takže tlak teplé vody se bude měnit od tlaku pd do tlaku ph.

Počáteční neboli výchozí nastavení MEN

  1. Uzavřeme K1 a K2 (obr. 1) a otevřeme KV, ohřívač bude bez vody.
  2. Zkontrolujeme tlak plynu pd na plnícím ventilku pomocí manometru, případně upravíme na požadovanou hodnotu, poté jej uzavřeme a také uzavřeme KV.
  3. Napustíme studenou vodu přes K1, přičemž stále odvzdušňujeme ohřívač přes K2 do rozvodu teplé vody.
  4. Zavřeme K1 a K2 a spustíme ohřev vody. Na konci ohřevu kontrolujeme na manometru ph.
  5. Otevřeme K1 a K2, čímž je nastavení MEN ukončeno.

Pokud by při ohřevu vody docházelo k otevírání pojistného ventilu, znamenalo by to, že nebyl dodržen postup nastavení nebo je malý objem MEN. Když k této situaci dojde po delším provozu, musí se voda v ohřívači vypustit a provést nastavení dle výchozího postupu.

Příklad

Zadání

Máme stanovit velikost membránové expanzní nádoby pro ohřívač vody o objemu Vz = 0,2 m3, ve kterém se ohřívá voda z 10 °C na jmenovitou teplotu tn = 60 °C, takže e = 0,016. Tlak studené vody pd = 5 a nejvyšší tlak teplé vody ph = 7 bar.

Řešení

Velikost vypočítáme ze vztahu (6)

VEN = 0,016 . 0,2 / {1 − (5/7)} = 10,1 . 10−3 m3 = 10,1 l.
 

 
Komentář recenzenta
Jan Batík, produktový specialista MEIBES s.r.o.
Membránové expanzní nádoby Airfix A od společnosti Flamco obsahují pružnou butylkaučukovou membránu s rolovací funkcí, která zajišťuje dlouhou životnost a delší udržení přednastaveného tlaku. Vnitřní plášť nádoby je opatřen antibakteriálním nátěrem aby nedošlo ke změně vlastností přitékající pitné vody. Každá expanzní nádoba je vybavena syntetickým rozdělovačem instalovaným do T- kusu, aby bylo zajištěno proudění vody přes nádobu. Tím je eliminován tzv. efekt „mrtvého prostoru“, ve kterém by nedocházelo k promíchávání a hrozilo by tak množení bakterií. Expanzní nádoby Airfix A jsou vyráběny v objemech od 2 do 80l v souladu se směrnicí o tlakových zařízeních PED 2014/68/EU.
English Synopsis
Determination of membrane expansion vessel size for water heaters

Water increases its volume when heated in a heater. The increased volume is then discharged through the safety valve into the waste. This leads to water losses. Larger proportional losses occur especially when hot water is not taken during heating.

 

Hodnotit:  

Datum: 14.5.2018
Autor: Ing. Vladimír Valenta   všechny články autora
Recenzent: Jan Batík, produktový specialista MEIBES s.r.o.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Témata 2018

Partneři - Příprava teplé vody

technická podpora výrobců

Partneři - Voda, kanalizace

 
 

14.11.2018 konference TZB-info o bytových domech

Připravujete rekonstrukci bytového domu, děláte PENB nebo audit? Jak na úspory za energie a zhodnocení domu? Unikátní publikace pro účastníky. Těšíme se na vás v Praze.

Program a přihláška