Při zahřívání v kotli se kapalina roztahuje, v důsledku čehož se uvnitř potrubí vytváří přetlak, který musí být vyvážen. Pro tyto účely systém obsahuje otevřenou nebo membránovou expanzní nádrž. Uvnitř této nádrže se hromadí přebytečné množství chladicí kapaliny a v závislosti na teplotě ohřevu se její hladina neustále mění. Nejjednodušším a nejlevnějším zařízením je expanzní nádrž otevřeného typu pro vytápění.
Jednotrubkové a dvoutrubkové otopné soustavy
Vytápění užitného prostoru v obytných místnostech lze dosáhnout pomocí dvou typů topných systémů, z nichž každý má výhody i nevýhody:
- Jednotrubkové – sestává z jednoho okruhu, kterým cirkuluje připravené chladivo. Kapalina z kotle vstupuje do podkroví do expanzní nádrže pro vytápění otevřeného typu, poté je distribuována pod tlakem přes konvektory, uvolňuje teplo do místnosti a vrací se k opětovnému ohřevu.
Vytápění tohoto typu se snadno počítá, instaluje a je levnější než jiné systémy. Má velkou nevýhodu – procházející postupně topnými zařízeními, chladicí kapalina postupně ztrácí část tepelné energie, v důsledku čehož poslední konvektory ohřívají místnost hůře.
Aby se předešlo takovému problému, otevřený topný systém s čerpadlem a expanzní nádrží vyžaduje pečlivé vyvážení.
- Dvoutrubkové – skládá se ze 2 stoupaček, z nichž každá hraje svou vlastní roli v cirkulaci chladicí kapaliny. Podél přívodního potrubí uvolňuje připravené chladivo, rovněž procházející expanzní nádrží, tepelnou energii do obytných místností.
Všechny konvektory jsou zapojeny do systému paralelně. Zpětná stoupačka vrací odpadní chladivo přímo do kotle, aby dodalo novou porci tepla.
Tento typ připojení se vyznačuje rovnoměrným vytápěním místnosti, ale vyžaduje velké materiálové a časové náklady při instalaci.
Pro malý soukromý dům, který nemá dlouhé chodby a má vysokou úroveň kompaktnosti, se nejčastěji používá jednotrubkový systém, který se snadno instaluje i udržuje.
Co je otevřený systém vytápění, výhody a nevýhody
Topný systém soukromého domu s plynovým kotlem s čerpadlem a otevřenou expanzní nádrží je druh vytápění, ve kterém je otevřený okruh určený pro cirkulaci chladicí kapaliny. Po vaření v kotli stoupá ohřátá kapalina hlavním potrubím do otevřené expanzní nádoby v kontaktu s atmosférou, odkud chladivo proudí zpětným potrubím do topných zařízení. Tento systém má následující výhody:
- Cirkulace probíhá přirozeně, v souladu s fyzikálními zákony. Z kotle vstupuje ohřátá kapalina do horního bodu systému, nádrže. Všechny vratné trubky jsou zazděny do stěn, mají velký průměr a jsou umístěny pod úhlem. Díky tomuto uspořádání dálnic má voda vlivem gravitace tendenci klesat.
- •Tento systém vytápění s expanzní nádobou otevřeného typu je zcela energeticky nezávislý a vytápění prostor se nezastaví ani při nouzovém výpadku proudu.
- Vytápění se snadno vypočítá, navrhne a nainstaluje – pro snížení hydraulického odporu je podél cesty chladicí kapaliny instalován minimální počet armatur.
- Protože na hlavním vedení není instalováno žádné oběhové čerpadlo, je systém absolutně tichý.
Tento typ vytápění má také některé nevýhody:
- Slabým místem tohoto způsobu vytápění je přítomnost otevřené expanzní nádoby. Jeho instalace vyžaduje dodržování určitých nuancí. Při instalaci v chladném prostoru pod střechou může zařízení snadno zamrznout.
- Potřeba neustále sledovat hladinu vody v expanzní nádrži, protože se periodicky odpařuje do atmosféry, a systém vyžaduje přidání nové kapaliny.
- Chladicí kapalina se pohybuje příliš pomalu a stagnuje v potrubí o velkém průměru. To způsobuje velké ztráty v systému, což má za následek nízkou účinnost.
Pro urychlení pohybu chladicí kapaliny lze do přívodního potrubí instalovat oběhové čerpadlo. Zařízení vytváří přetlak, v důsledku čehož se zvyšuje účinnost ohřevu.
Vlastnosti uspořádání otevřeného topného systému
Při navrhování a výběru hlavních komponentů pro otevřený topný systém se bere v úvahu typ schématu zapojení přijaté pro konkrétní místnost. Podle principu konstrukce a provozu je tento typ vytápění klasifikován do následujících skupin:
- S gravitačním nebo nuceným pohonem – jak již bylo zmíněno výše, instalace čerpadla zvyšuje účinnost, ale zároveň činí vytápění závislým na elektřině
- Jednotrubkový nebo dvoutrubkový systém.
- S přímým nebo obráceným oběhem. V prvním případě ohřátá voda vstupuje do expanzní nádrže otevřeného typu pro vytápění, kde je instalováno zpětné potrubí procházející topnými zařízeními. Ve druhé možnosti se pohyb provádí v opačném pořadí. U nízkopodlažních soukromých domů je výhodnější horní rozvod, protože dochází k rovnoměrnému ohřevu a ve fázi dodávání chladicí kapaliny do expanzní nádrže jsou z potrubí odstraněny všechny vzduchové kapsy.
- V závislosti na počtu přípojných bodů a počtu podlaží budovy je rozděleno horizontální a vertikální vedení dálnic. Pokud je v jedné místnosti na podlaze mnoho oken, pod každým z nich musíte nainstalovat radiátor, je vhodné rozhodnout se použít vodorovné potrubí, které vám umožní ušetřit na stoupačkách.
Vertikální vedení umožňuje použití „jednotrubky“, zatímco topná zařízení s horizontálním vedením jsou zapojena pouze paralelně.
Při navrhování systému otevřeného typu je důležité správně vypočítat sklon a průměr potrubí a také umístění expanzní nádrže. Pouze v tomto případě je vytvořena optimální rovnováha a budova se rovnoměrně prohřívá. Všechna potrubí v místech připojení zařízení musí být vybavena kohouty Mayevsky, aby bylo zajištěno odstranění vzduchových kapes.
Typy expanzních nádob v topném systému s otevřeným okruhem
Expanzní nádrž otevřeného typu je kovová nádrž určená k plnění horkou vodou, jejíž povrch má volný kontakt s atmosférickým vzduchem. Tyto jednotky se snadno implementují a jsou klasifikovány podle následujících kritérií:
- Tvar: může být kulatý, lichoběžníkový nebo obdélníkový. Tato charakteristika neovlivňuje účinnost systému, ale dává spotřebiteli možnost vybrat si optimální zařízení pro stávající rozměry v místnosti, kde se plánuje instalace. Podle tvaru se volí i typ použité izolace, pokud je potřeba ochránit otevřenou expanzní nádobu před zamrznutím ve studeném obrysu podstřešního prostoru.
- Podle objemu. V závislosti na geometrických rozměrech nádrže obsahuje určité množství kapaliny. Tato hodnota je definována jako maximální možné kolísání hladiny kapaliny při jejím rozpínání vlivem teplotních vlivů. Hodnota se počítá, ale zpravidla se pohybuje od 8 % do 10 % z celkového objemu chladicí kapaliny v potrubí.
- Podle typu montáže – na stěnu nebo na podlahu.
- Teplé nebo studené. V prodeji jsou kontejnery, které jsou určeny pro instalaci do nevytápěných místností. V takových případech se na povrch nádrže pomocí speciálního zařízení nanáší vrstva pěnové polyuretanové pěny zvenčí.
- S odnímatelným nebo sklopným víkem. Všechny expanzní nádoby otevřeného typu jsou zakryté, aby se snížilo riziko vnikání prachu a nečistot z atmosféry do chladicí kapaliny a také se snížila rychlost odpařování kapaliny.
Při výběru nádrže byste měli vzít v úvahu také materiál výroby – černá, pozinkovaná nebo nerezová ocel. Toto kritérium má vliv na cenu zařízení, ale výrobky, které nejsou náchylné ke korozi, vydrží déle a neuvolňují do vody škodlivé chemické sloučeniny nebo produkty oxidačních reakcí.
Jak nainstalovat expanzní nádrž otevřeného typu
Otevřený topný systém s čerpadlem a expanzní nádrží na vodu v soukromém domě se snadno instaluje a každý domácí řemeslník si pro něj může nainstalovat expanzní nádrž vlastníma rukama. Aby systém fungoval hladce, musí být instalace provedena podle následujícího algoritmu:
- Majitel obytné budovy určuje místo, kam instalovat expanzní nádrž v otevřeném topném systému s čerpadlem. Aby byla zajištěna normální cirkulace chladicí kapaliny, musí být nádrž namontována v nejvyšším bodě systému. V soukromé obytné budově je zpravidla nejlepším místem pro instalaci nádrže pod střechou.
- Jak správně nainstalovat expanzní nádrž na vytápění otevřeného typu? Vybírá se typ instalace zařízení, jeho objem, tvar a další konstrukční vlastnosti. Podle návodu k obsluze se nádrž instaluje na podpěry, které jsou součástí sady, nebo se zavěsí na svislou nosnou konstrukci pomocí konzol.
- Expanzní nádoba pro otevřený topný systém je vybavena 2 potrubími umístěnými pod sebou. Horní je určena pro připojení přívodního potrubí, spodní je pro vratné potrubí, kde chladicí kapalina automaticky proudí vlivem gravitačních sil.
- Na horním potrubí je instalováno přívodní potrubí připojené ke kotli. Před vchodem je třeba nainstalovat kulový ventil, který zablokuje přívod vody.
- Výstupní potrubí je přímo napojeno na spodní potrubí.
- Všechny závitové spoje musí být vzduchotěsné, proto se k jejich výrobě používá tmel, polymerová páska nebo len.
- Pokud je otevřená expanzní nádoba umístěna v chladném prostoru, musí být zakryta vrstvou tepelné izolace, aby nedošlo k zamrznutí. Jako izolace se používá extrudovaný pěnový polystyren a měkká minerální vlna obalená fóliovou páskou. Je povoleno instalovat dřevěnou krabici s izolací pomocí sypkých materiálů – expandované hlíny nebo pilin.
Po dokončení instalace expanzní nádoby v otevřeném topném systému byste měli zkontrolovat těsnost všech spojů, protože v případě úniku chladicí kapaliny je možné zaplavení půdního prostoru a také neustálý nedostatek ohřáté vody v systému.
Výběr kotle pro otevřený topný systém
Bez ohledu na způsob cirkulace chladicí kapaliny je v topném systému otevřeného typu instalován nosič energie – kotel. Výběr zařízení závisí na následujících kritériích:
- Hlavním ukazatelem je výkon kotle, který závisí na zatížení otevřeného topného systému s oběhovým čerpadlem v soukromém domě, jehož expanzní nádrž je umístěna v podkroví. Výpočet se provádí na základě počtu přípojných bodů a spotřeby energie každého z nich s přihlédnutím ke koeficientu sdílení.
- Po obdržení výsledků výpočtu se výkon zařízení odebere zaokrouhlením ukazatele nahoru.
- Vzhledem k tomu, že vytápění místnosti je důležitým parametrem pro pohodlné bydlení a tepelná setrvačnost budovy neumožňuje v chladném období dlouho vytápět, majitelé obytných domů často hrají na jistotu. V kotelně není instalován jeden, ale dva kotle – hlavní a záložní, přičemž každý z nich musí splňovat návrhové zatížení minimálně ze 70 %. To umožňuje zajistit nepřetržité vytápění prostor budovy při poruše jedné z jednotek při její opravě.
- Typ kotle závisí na zdroji energie v obci, kde se zařízení nachází. Kotle jsou plynové, elektrické, na tuhá paliva, nafta, dřevo nebo pelety, podle toho, jaký typ si majitel vybere.
- Zařízení lze montovat na podlahu nebo na stěnu. Pro instalaci na svislé konstrukce se nabízí zařízení s nízkou spotřebou při instalaci například v lázeňském domě. Pokud je potřeba vytápět chatu o rozloze 200 – 250 m2, jsou nabízeny pouze podlahové výrobky.
Pro zajištění bezpečnosti obyvatel a pro pohodlný provoz zařízení je lepší zakoupit kotel s funkcí automatického nouzového vypnutí. Pokud mluvíme o plynovém zařízení, je kromě zdroje tepelné energie instalován analyzátor plynu a automatický systém blokování dodávky paliva.
Vlastnosti topného systému s nuceným oběhem chladicí kapaliny
Instalace vytápění se zařízením pro gravitační pohyb tekutiny není v mnoha případech možná z důvodu objemových a plánovacích parametrů místnosti. V takové situaci je v přívodním nebo vratném potrubí instalováno oběhové čerpadlo a takový systém má následující vlastnosti:
- Čerpací zařízení se vybírá na základě množství chladicí kapaliny v potrubí a tlaku, který se vytváří uvnitř potrubí.
- Pokud napětí klesne, zařízení může selhat, což zavazuje majitele domu k instalaci stabilizátoru napětí nebo nepřerušitelného zdroje napájení.
- Čerpadlo musí být instalováno na obtoku s kulovými kohouty na obou stranách, aby bylo možné jeho demontáž a opravu.
- Při instalaci zařízení se suchým rotorem byste měli pečlivě sledovat přítomnost vzduchových kapes v systému, protože provoz bez kapaliny přispívá k přehřátí čerpadla.
- K jednomu systému můžete připojit několik topných okruhů najednou, rozdělit je na místnosti, podlahy, funkční plochy nebo oddělit vytápěné podlahy do samostatného prstence. Uspořádání více cirkulačních prstenců je zpravidla uspořádáno hřebenem, aby bylo možné každý okruh nastavit samostatně.
Za předpokladu nepřetržitého napájení chaty je použití nuceného oběhu v topném systému modernějším a pohodlnějším způsobem vytápění místností.
Použití expanzní nádoby v uzavřeném systému
Při instalaci topného systému s uzavřenou smyčkou se objem kapaliny také zvyšuje jejím ohřevem v kotli. Pro kompenzaci těchto rozdílů a nezpůsobení extrémního tlaku je v přívodním potrubí instalována uzavřená expanzní nádoba. Tento tank má následující charakteristické rysy:
- Ocelové tělo nádrže je rozděleno pružnou membránou na 2 funkční zóny – suchou a mokrou.
- Cirkulace kapaliny systémem je zajištěna nikoli gravitačními silami, ale přetlakem cca 1,2 atm, uměle čerpaným do suché části nádrže pomocí autočerpadla.
- Majitel domu si nemusí lámat hlavu nad tím, kam umístit expanzní nádobu v otevřeném topném systému s čerpadlem. Nádrž může být instalována na jakémkoli místě v budově, aniž by byla připoutána k hornímu bodu.
- Při absenci kontaktu s atmosférou je eliminováno odpařování kapaliny z topného okruhu, proto je systém považován za méně závislý na lidském faktoru.
- Jako chladicí kapalinu je na rozdíl od otevřeného okruhu povoleno používat nejen vodu, ale také glykolové energeticky účinné plnivo nebo nemrznoucí kapalinu, což eliminuje riziko zamrznutí expanzní nádoby v chladu.
Nevýhodou zařízení je jeho cena, náročnost na instalaci, nutnost neustálého udržování tlaku na 1,2 atm a nemožnost instalace samotížného topného systému pro objekt.
Nejdůležitější znaky
Topný systém otevřeného typu se používá k organizaci vytápění nízkopodlažních obytných budov. Vytápění může být dvoutrubkové nebo jednotrubkové, s nuceným nebo gravitačním oběhem. Hlavním prvkem systému je expanzní nádrž otevřeného typu, instalovaná v nejvyšším bodě budovy. Při používání by měla být nádrž pravidelně naplněna vodou a také izolována, aby se zabránilo zamrznutí.
Víte, jak správně nainstalovat expanzní nádobu pro vytápění otevřeného typu?
