Nestabilní tlak v topném systému, rychle se zvyšuje – jak opravit

Tlak v systému se při zahřívání příliš rychle zvyšuje. Když je chladící kapalina studená, tlak je normální – 1,2 atm, ale při zahřátí na 40 stupňů je to již 2,5 atm a při 60 stupních se spustí pojistný ventil provozovat. Co dělat, co je příčinou přetlaku při topení, a jak stabilizovat tlak v topném systému.

Proč se zvyšuje tlak? – voda expanduje

Když se voda ohřeje z 10 na 80 stupňů, roztáhne se téměř o 3 %. Pokud bylo naplněno 40 litrů, bude to 41,2 litrů. Zvýší se tlak v omezeném prostoru topného systému. Objem systému se musí zvětšit, jinak praskne.

• Každý domácí systém musí mít kompenzační mechanismus – expanzní nádrž. Pojme přebytečnou vodu, když se rozpíná, a udržuje tlak v systému v přijatelných mezích.

Pokud expanzní nádoba nefunguje, tlak v uzavřeném prostoru rychle vzroste na kritické hodnoty. Objem se může zvětšit díky pružnosti potrubí a radiátorů, ale to většinou nestačí.

Expanzní nádoba musí správně fungovat

Expanzní nádoba je zařízení pro stabilizaci a udržení tlaku. Jedna polovina nádrže je čerpána vzduchem pod tlakem, druhá je naplněna chladicí kapalinou. Když chladicí kapalina (voda) expanduje, přebytek vstupuje do expanzní nádrže a stlačuje vzduch. Tlak v systému se zvyšuje, ale jen mírně.

• Pokud v expanzní nádrži není vzduch, nebo je ho málo, bude nádrž naplněna převážně vodou, v systému pak nebude volný objem pro přebytečnou chladicí kapalinu při ohřevu.

V případě nedostatečného průtoku pojistným ventilem se rychle zvýší tlak a poškodí zařízení.

Kolik expanzní nádoby bude potřeba?

Expanzní nádoba pro vytápění je obvykle (ale ne nutně) natřena červenou barvou a obsahuje elastickou baňku nebo membránu, která odděluje vodu a vzduch. Nafukuje se běžnou vzduchovou pumpou přes nipl.

Komplexní přesný výpočet objemu expanzní nádrže nepomůže zlepšit systém. Stačí dodržovat hrubé pravidlo: je žádoucí, aby objem expanzní nádoby přesáhl 1/10 objemu vody v systému. Pro moderní maloobjemové systémy, pro malé domy tedy stačí nádrž o objemu pouze 6 – 10 litrů.

Krevní tlak stoupá příliš rychle – co dělat?

Pokud se tlak při ohřevu zvýší příliš rychle na havarijní hodnoty, znamená to, že systém buď nemá expanzní nádobu dostatečného objemu, nebo v ní není vzduch.

Musíte načerpat vzduch do expanzní nádoby.

• Správné kroky jsou následující: vyjměte expanzní nádobu, napumpujte do ní vzduch na tlak 1,3 atm. Připojte nádrž k systému, naplňte systém vodou na tlak 1,5 atm. Poté se můžete zahřát.

Při zahřátí se tlak může zvýšit na 2,5 atm, ale tato hodnota bude záviset na poměru objemu vody a objemu nádrže.

V praxi často dělají následující:

• Načerpejte nádrž na tlak 1,3 atm bez odpojení od systému. Chcete-li to provést, uvolněte tlak v systému (trochu jej vypusťte), nechte horní ventil (potrubí) otevřený, obvykle se jedná o místo instalace automatického odvzdušňovače, nouzového ventilu atd. a v automatickém kotli. Poté se nádrž přečerpá na 1,3 atm, bez odpojení od systému, uzavřou se kohouty, systém se doplní na tlak 1,5 atm a začnou topit.

Často se stává, že se membrána v nádrži stane netěsnou. Vzduch vstupuje do vody a rychle opouští nádrž. V tomto případě majitelé místo výměny zařízení často pravidelně napumpují nádrž vzduchem na cca 1,5 – 2,0 atm, aniž by došlo k uvolnění tlaku v systému, a takto jej provozují roky.

Místo připojení expanzní nádoby – jak ovlivňuje tlak

Expanzní nádobu lze připojit k topnému systému v libovolném místě. Tato volba významně neovlivňuje tlak v systému.

Typickým místem připojení je vratná sekce před kotlem. Zde je chladící kapalina nejchladnější a většinou je nedaleko umístěno čerpadlo, jehož chod je stabilizován krátkým hydraulickým napojením na nádrž.

V gravitačních systémech se častěji používá expanzní nádoba otevřeného typu připojená k přívodu v horním bodě potrubí vedle kotle. Zde nádrž plní i roli hlavního odvzdušňovacího.

Jak je vidět, regulace tlaku v topném systému je proces spíše přibližných hodnot. Je důležité vždy udržovat tlak v provozních mezích, nejlépe alespoň 1,0 atm za studena a ne více než 2,5 atm za tepla. To zajistí pouze objemově správně zvolená a správně fungující expanzní nádoba naplněná vzduchem v požadovaném množství.

Expanzní nádoba je zabudována do uzavřených topných systémů, aby mohla plnit následující úkoly:

1. Kompenzace tepelné roztažnosti chladicí kapaliny. S každým zvýšením teploty o 100 °C se objem vody v systému zvýší o 4,33 %. Tlak v okruhu systému se zvyšuje a působí na vnitřní povrch potrubí a zařízení. Aby se zabránilo zničení topného systému, je na zpátečce kotle instalována expanzní nádrž, která je naplněna „přebytečnou“ chladicí kapalinou;
2. Provozem expanzní nádoby dochází k potlačení vodních rázů v topném systému, ke kterým dochází v důsledku vzduchových uzávěrů nebo náhlého vypnutí armatur. Aby vodní rázy nepoškodily kotel, je zásobník umístěn na vratném potrubí před generátorem tepla.

V prodeji jsou dva typy hydraulických nádrží – balónové a membránové (membránové). První se častěji používají pro zásobování studenou vodou a jsou natřeny modře, druhé jsou červené a používají se v topných systémech.

Nastavení indikátorů v nové expanzní nádrži před spuštěním systému

Nádrž membránového typu je rozdělena membránou. Jedna z polovin je pod tlakem, je do ní pumpován vzduch nebo dusík. Tento parametr můžete objasnit pohledem na dokumenty k nádrži. Předběžný (tovární) tlak nebude nutně optimální pro provoz okruhu. Toto nastavení lze snadno překonfigurovat. Výrobci to zajistili tak, že v těle jeho „vzduchové“ části nechali cívku, pomocí které můžete regulovat tlak vzduchu.

Stojí za zvážení, že všechny tlakoměry ukazují pouze přetlak. To znamená, že pokud potřebujete ve výpočtech použít koncept absolutního tlaku, musíte vždy přidat jednu atmosféru (bar) k údajům na tlakoměru.

Počáteční tlak v expanzní nádobě je nastaven o 0,2 atm vyšší než tlak chladicí kapaliny ve studeném systému, který se rovná statickému tlaku okruhu. Tento tlak je určen jako výšková vzdálenost mezi horním bodem okruhu a středem expanzní nádoby. Pokud je například výška topného systému 8 m (2 podlaží), pak se statistický tlak bude rovnat:

∆P = 0,8 atm (10 m = 1 atm), pak se tlak v membránové nádrži vypočítá následovně:

h ∆P + 0,2 = 0,8 + 0,2 = 1,0 atm (bar).

Níže jsou uvedeny důsledky nesprávně nastaveného tlaku:

• Nádrž je čerpána. Například vzduchová dutina je zpočátku nastavena na 3 bary se statickým tlakem 1,5 baru. Když se čerpadlo spustí, tlak chladicí kapaliny se změní, ale ne moc – do 1 atm. Ukazuje se, že když manometr u kotle ukazuje max. 2,5 baru, ve vzduchové části membránové nádrže jsou ještě 3 bary. Toto nastavení neguje celou kompenzační schopnost membránového zařízení – vzduch bude mít tendenci vytlačovat chladicí kapalinu z nádrže.
• Hodnoty uvnitř expanzní nádrže jsou podhodnocené. V tomto případě se při plnění uzavřeného systému voda nebo nemrznoucí směs snadno protlačí membránou a naplní celou nádobu. S každým zvýšením teploty a s ní i tlaku se spustí pojistný ventil. Hydraulická expanzní nádrž se v tomto případě také stává zbytečnou.
• Poraďte! Počáteční tlak vzduchu byl správně nastaven, ale pojistné ventily topného systému nadále fungují. Objem expanzní nádoby mohl být zvolen příliš malý. Aby se tomu zabránilo, doporučuje se instalovat nádrž, jejíž objem je nejméně 10% celkového objemu chladicí kapaliny.

Jak měřit a upravovat tlak v expanzní nádobě

Tlak v topném systému je řízen manometry, ale samotná nádrž nemá armaturu pro instalaci tohoto zařízení. Existuje však vsuvka, ve které je namontována cívka pro čerpání nebo vypouštění vzduchu. Je umístěn na straně proti přívodu chladicí kapaliny. Vsuvka je ve skutečnosti analogem automobilové pumpy, takže pro kontrolu tohoto parametru nebo jeho úpravu můžete použít běžnou automobilovou pumpu s vestavěným manometrem.

Na stupnici tlakoměru automobilu jsou hodnoty uváděny v MPa, zatímco tlak v topném okruhu je udáván v barech nebo kgf/cm2. Snadno se překládá:

1 Bar = 1 atm = 100 000 Pa = 0,1 MPa

Měření tlaku pomocí tlakoměru automobilu:

1. Musíte vypnout kotel a počkat 5-10 minut, dokud se cirkulace systému úplně nezastaví;
2. Uzavřete uzavírací ventily v oblasti, kde se nachází hydraulická nádrž. Vypusťte vodu přes vypouštěcí armaturu. Pokud je membránová nádrž zabudována do kotle, pak je přívod a zpětný tok chladicí kapaliny uzavřen;
3. Odšroubujte uzávěr vsuvky a připojte k němu čerpadlo;
4. Pumpujte vzduch na 1,5 atm a počkejte, dokud zbývající chladicí kapalina nevyteče z membránové nádrže, poté vzduch znovu vypusťte;
5. Zavřete uzavírací ventily a pomocí čerpadla uveďte tlak v membránové nádrži na doporučený tlak v části výše. Pokud je nádrž přečerpaná, musíte přebytek odvzdušnit přes cívku;
6. Vyjměte čerpadlo, našroubujte uzávěr na vsuvku a uzavřete vypouštěcí armaturu. Otevřete uzavírací ventil a doplňte vodu do topného systému přes doplňovací kohout;
7. Je snadné zkontrolovat, zda je tlak vzduchu nastaven správně nebo ne. Když kotel dosáhne provozních parametrů, ručička tlakoměru neskočí, tlak narůstá plynule bez skoků.