Apkures sistēmas izplešanās tvertne: ierīce, aprēķins un labākā varianta izvēle

Pareizi izvēlēta un kompetenti uzstādīta apkures sistēmas paplašināšanas tvertne nepieļaus tās atteici, uzturēs spiedienu nepieciešamajā līmenī. Tā nepieciešama kā rezerve ūdenim, kas izplešas karsējot. Atkarībā no sistēmas veida, iebūvētais paplašinātājs var būt atvērta vai slēgta tipa.

Mēs pastāstīsim par to, kā izvēlēties rezerves tvertni atkarībā no izveidotās apkures shēmas. Mūsu sniegtajā rakstā ir aprakstītas konstruktīvās īpatnības un paplašinātāju uzstādīšanas specifika. Ir sniegti ieteikumi, kuru ievērošana nodrošinās ideālu jebkura tipa apkures kontūra darbību.

Atvērta tipa paplašināšanas tvertnes

Atvērta tipa paplašinātāju konstruktīvā īpatnība ir siltumnesēja kontakts ar atmosfēru. Cirkulācija sistēmās ar šāda tipa paplašinātāju ir konvektīva. Karsējot šķidruma tilpums palielinās, tā pārpalikums tiek absorbēts tvertnes rezervuārā.

Temperatūras rādītājiem krītot, šķidrums atgriežas atpakaļ gravitācijas ietekmē.

Nulles spiediena dēļ tvertnē, ierīce neprasa izturīgu metāla konstrukciju, tādēļ:

• korpusa izgatavošanā tiek izmantots jebkurš metāls;
• var izmantot gatavu tvertni no karstumizturīgas plastmasas;
• rezervuāra forma nav principiāli svarīga.

Dārza mājiņās šādu iekārtu var salikt no pašrocīgiem līdzekļiem. Kā tvertni var izmantot plastmasas kannu vai mucu, kas aprīkota ar uztveršanas cauruli un izvadu pārliešanai.

Atvērta tipa paplašinātājus var izgatavot taisnstūrveida tvertnes formā ar nehermētisku vāku uz augšējās plaknes.

Ārēji tā ir parasta metāla tvertne, kuras augšējā plakne ir aprīkota ar atveri apkalpošanai un šķidruma pievienošanai. Aizsardzību pret aizsērēšanu nodrošina nehermētisks vāks. Apakšdaļā vai sānu plaknē ir paredzēti stiprinājuma mezgli.

Atvērtās apkures sistēmas tiek izmantotas mazstāvu ēkās, kur siltumnesēja tilpums un apkures komunikāciju garums ir salīdzinoši nelieli.

Prasības uzstādīšanai ir vienkāršas:

• izplešanās tvertne tiek uzstādīta maksimālajā augstumā, uz padeves līnijas;
• padeve tiek pievienota tvertnei caur cauruli;
• šķidruma pārpalikuma novadīšanai tiek veikts pārpildes izvads virs aprēķinātā līmeņa.

Lai nodrošinātu dabiskās cirkulācijas plūsmu, uzstādīšanai ieteicams izmantot palielināta šķērsgriezuma caurules.

Atvērto konstrukciju uzstāda augstākajā punktā, no kura šķidrums notek gravitācijas spēka iedarbībā.

Parasti tvertni cenšas uzstādīt apsildāmā telpā, iekārtotā siltinātā bēniņos, un, ja tas nav iespējams, tad trauku būs nepieciešams siltināt. Siltinājuma klātbūtne nepieļaus šķidruma sasalšanu un sistēmas darbspējas zaudēšanu.

Slēgta tipa paplašināšanas tvertnes

Slēgto versiju konstruktīvā specifika ir pilnīga hermētiskums, kas ļauj uzturēt cirkulācijai nepieciešamo spiedienu jebkurā sistēmas punktā.

Tvertne iekšpusē ir sadalīta ar membrānu gaisa un šķidruma daļās. Katrs nodalījums ir pilnībā hermētisks – slāpekli saturošs maisījums no gaisa daļas nekad nesajauksies ar siltumnesēju, kas piepilda šķidruma nodalījumu.

Darbības princips slēgtās izplešanās tvertnes ir tas, ka uzsildītais šķidrums no sistēmas tiek izspiests tvertnes šķidruma daļā un sāk spiest no savas puses pret hermētisko membrānu. Starpsiena deformējas un iedarbojas uz gaisa daļu, saspiežot to.

Rezultātā tvertnes gaisa kameras tilpums samazinās, un tajā esošā gāze tiek saspiesta. Šī situācija veicina spiediena palielināšanos sistēmā. Tiklīdz spiediens normalizējas, dzesēšanas šķidrums tiek izspiests atpakaļ no šķidruma nodalījuma.

Ja spiediens strauji palielinās, tad, sasniedzot kritisko šķidruma tilpumu tvertnē, nostrādā drošības vārsts. Rezultātā no tvertnes tiks izvadīts liekais dzesēšanas šķidruma daudzums.

Slēgtā konstrukcija ir pilnībā hermētiska, tās apakšējā daļā atrodas atloks ar ieplūdes cauruli, augšējā daļā – nipelis gāzes uzpildīšanai.

Atkarībā no formas visi slēgtie izplešanās trauki uzstādīšanai apkures sistēmā tiek iedalīti šādos veidos:

1. Lodes formas – membrānas konstrukcijas paveids ar elastīgu starpsienu. Ienākot šķidrumam, tā izstiepjas un uzņem visu lieko tilpumu. Pati tvertne ir lodveida kapsulas formā.
2. Ovālie – vēl viens membrānas hidrokompensatoru veids. Izplešanās trauka balons tradicionāli ir sadalīts ar elastīgu membrānu gāzes un šķidruma kamerās, bet korpusa konfigurācija ir nedaudz vertikāli izstieptas formas.

Ārēji ovālie izplešanās trauki ir cilindriskas formas balons, krāsots sarkanā krāsā. Vienā pusē ir nipelis spiediena radīšanai gāzes kamerā, otrā pusē – caurule, caur kuru tiek veikts pieslēgums sistēmai.

Uz korpusa ir piemetināti stiprinājuma mezgli, kas nodrošina piekarināmo iekārtu montāžu un spēj izturēt tās darba svaru. Lodes formas tvertnes modifikācija atšķiras no ovālās tikai ar formu.

Pēc paveidiem membrānās slēgtās izplešanās tvertnes iedala diafragmas un balonu modifikācijās

Slēgta tipa sistēmās gravitācijas cirkulācija nespēs nodrošināt nepieciešamo spiediena līmeni. Tādēļ konstrukcijā ietver cirkulācijas sūkni.

Pati izplešanās tvertne var tikt uzstādīta jebkurā sistēmas punktā, bet, veicot montāžas darbus, vēlams ņemt vērā šādus ieteikumus:

• labākā vieta uzstādīšanai – atgaitas līnija, pirms sūkņa iegriešanas punkta;
• siltumnesēja padevi labāk veikt no augšas, kas ļaus samazināt gaisa iekļūšanu un saglabās darbspēju, ja membrāna tiks bojāta;
• pamatapjoma nepietiekamību var kompensēt, uzstādot papildu izplešanās tvertni ar mazāku ietilpību.

Uzstādot nav aizliegts ņemt vērā telpas interjeru, ja tas ir nepieciešams. Lai kontrolētu spiediena līmeni apkures sistēmā, izplešanās tvertnei jābūt aprīkotai ar manometru.

Slēgto izplešanās tvertni parasti uzstāda pirms katla, pirms cirkulācijas sūkņa uzstādīšanas vietas

Iespēja novietot netālu no katla noņem jautājumu par tvertnes siltināšanas nepieciešamību. Iekārta atrodas siltā telpā, kas nodrošina ērtu ekspluatāciju.

Kura konstrukcija ir labāka?

Sistēmas, atkarībā no izplešanās tvertnes ierīces un materiāla, atšķiras ar plusu un mīnusu sarakstu. Bet, pēc ekspertu un pieredzējušu lietotāju domām, funkcionalitātes priekšrocības ir slēgto variantu pusē.

Atvērtas tvertnes plusi un mīnusi

Pašplūsmas sistēmai ir nepieciešamas lielāka diametra caurules, kas savukārt tieši palielina izdevumus. Atvērtās apkures sistēmas ar nehermētisku izplešanās tvertni ierīkošanas budžets nedaudz palielinās, lai gan joprojām ir salīdzinoši neliels.

Par šāda varianta galvenajām priekšrocībām tiek uzskatīta vienkāršība, plus zema komponentu un montāžas darbu cena. Vēl viena pozitīva īpašība ir spiediena līmeņa kontroles nepieciešamības trūkums.

Atvērtā tipa izplešanās tvertni nelielām sistēmām var salikt no improvizētiem līdzekļiem, nesarežģīta būs arī tās montāža

Tomēr mīnusu ir ievērojami vairāk:

• antifrīza lietošana ir bīstama toksisku izgarojumu dēļ;
• montāžas iespējas ir ierobežotas tikai ar sistēmas augšējo punktu;
• pastāvīgs kontakts ar atmosfēru palielina gaisa aizbāžņu un korozijas risku;
• lēna uzsilšana;
• temperatūras svārstības, kas pavada konvekcijas cirkulāciju, paātrina iekārtas nolietošanos;
• tiek izmantota mazstāvu ēku apkurē, maksimums divos stāvos;
• lieli siltuma zudumi un enerģijas patēriņš uzsilšanai.

Vēl viens atklātās sistēmas trūkums – iztvaikošanas un pārplūdes zudumi. Tāpēc, uzstādot tvertni, jāparūpējas par uzpildes atveres pieejamību.

Slēgtas tvertnes plusi un mīnusi

Ja pēc cenām un montāžas darbu vienkāršības uzvar atvērtie izplešanās trauki, tad funkcionalitāte ir slēgtas tvertnes stiprā puse, ko vēl sauc par ekspansomātu. Tieši tos izmanto slēgtu apkures sistēmu būvē, kurām nav tieša kontakta ar atmosfēru.

Ekspansomātiem ir šādas priekšrocības:

• pilnīga hermētiskums ļauj izmantot antifrizu;
• izplešanās trauka izvietojuma vieta neietekmē sistēmas darbspēju;
• tvertnes iekšējās telpas izolācija samazina līdz minimumam gaisa aizsprostojumu un korozijas rašanās iespējamību;
• pēc palaišanas sistēma uzsilst ātrāk, ir jutīgāka pret temperatūras režīmu regulēšanu;
• mazāka atšķirība starp padeves un atgaitas līniju ekspluatācijas apstākļiem, kas rezultātā palielina kalpošanas laiku;
• nepieprasa liela diametra cauruļu montāžu, kas ļauj ietaupīt uz būvi;
• nepieprasa pastāvīgu uzmanību šķidruma līmenim un stāvoklim;
• iespēja izmantot sistēmās, kas paredzētas vairākiem stāviem;
• nelieli siltuma zudumi, kas samazina izmaksas iekārtu ekspluatācijā.

Izvēloties šāda tipa izplešanās traukus, var sastapt hermētiskus balonus ar nedalāmu konstrukciju. Ja diafragma ir bojāta, balons būs jāmaina pret jaunu.

Lai kontrolētu darba spiediena līmeni uz balona, tiek uzstādīts manometrs; lai novadītu lieko gaisu, tiek uzstādīts automātiska vai mehāniska tipa gaisa izvadītājs.

No trūkumiem svarīgi atzīmēt konstrukcijas sarežģītību, īpašas prasības materiāliem, kas palielina iekārtas izmaksas. Tam var pievienot nepieciešamību pastāvīgi kontrolēt spiedienu un to atjaunot pēc nepieciešamības.

Rezervuāra tilpuma aprēķina noteikumi

Jebkura tipa izplešanās tvertne būs efektīva tikai tad, ja tilpums ir pareizi izvēlēts. Šim nolūkam jāņem vērā šķidruma spēja paplašināties sildīšanas laikā. Ūdens apkures lokos izplešas vismaz par 3% no kopējā ūdens sistēmas tilpuma, antifrīzs – praktiski par 5%.

Šķidrumi pieder pie nesaspiežamām vidēm, tāpēc tvertnei jānodrošina pietiekama rezerve termiskajai izplešanās ar nelielu rezervi. Pilnībā piepildot kontūru ar siltumnesēju, pat termiskā izplešanās aprēķinātajos tilpumos var izraisīt šķidruma noplūdi caur drošības vārstu un siltumnesēja izliešanu uz grīdas.

Tāpēc, lai izplešanās siltumnesēja tilpuma pārsniegšana neizraisītu avārijas, slēgtās tvertnes maziem kontūriem privātmājās iegādājas tā, lai to tilpums būtu vienāds ar 10% no kopējā sistēmā cirkulējošā siltumnesēja tilpuma. Šis noteikums ir spēkā sistēmām ar ietilpību līdz 150 l.

Ja pa apkures loku pārvietojas vairāk par 150 l siltumnesēja, tad slēgtās tvertnes ietilpību aprēķina, reizinot kopējo šķidruma tilpumu ar tā izplešanās koeficientu pie konkrētām darba temperatūras vērtībām sistēmā.

Iegūtajai vērtībai jāpievieno ūdens aizbīdņa izmērs, t.i., siltumnesēja tilpums, kas veidojies tvertnē standarta statiskā šķidruma spiediena rezultātā. Lieliem apkures lokiem šis rādītājs parasti ir 0,5% no kopējā siltumnesēja tilpuma, maziem, ar ietilpību līdz 150 l, tas tiek pieņemts 20%.

Iegūtā summa tiek reizināta ar korekcijas koeficientu, ko nosaka pēc sākotnējā un galīgā spiediena vērtībām apkures sistēmā. Sākotnējais spiediens tiek pieņemts, pamatojoties uz to, ka uz 10 m kontūra augstuma ir 1 bārs. Galīgais spiediens veidojas sistēmas darbības rezultātā.

Slēgtā tipa tvertnes tilpuma aprēķins lielām sarežģītām apkures konstrukcijām izskatās šādi:

Aprēķinos izmantots: Vn – slēgtās tvertnes nominālais tilpums; Ve – siltumnesēja tilpums termiskās izplešanās laikā (tiek aprēķināts pēc formulas Vsistēma × n%, kur n ir siltumnesēja temperatūras izplešanās koeficients); Vv – ūdens aizbīdnis; po – sākotnējais spiediens; pe – galīgā spiediena rādītājs, kas ir vienāds ar drošības vārsta robežspiediena vērtību mīnus 0,5 bāri.

Atvērtā tipa tilpums nav stingri reglamentēts normatīvos, bet ir noteikums: atvērtās tvertnes tilpumam līdz pārplūdes atzarojumam jābūt 3,5 – 4 % no kopējā siltumnesēja tilpuma apkures kontūrā.

Šāds novērtējums ir pietiekams nelielai lauku mājai, bet pastāvīgai dzīvošanai paredzēta būve prasīs precīzāku aprēķinu. Vispirms būs jānoskaidro apkures sistēmas kopējais tilpums.

Kopējās apkures tilpuma aprēķina varianti

Šo rādītāju var noteikt ar dažādu precizitātes pakāpi, izmantojot trīs galvenos veidus. Pirmkārt, pamatojoties uz katla pasē esošajiem datiem. Tā, uz katla iekārtas jaudas vienību ir nepieciešami aptuveni 15 litri šķidruma. Lai iegūtu nepieciešamos datus, būs jāreizina 15 ar katla jaudu, kas norādīta tehniskajā pasē.

Otrkārt, tilpumu var noskaidrot ar ūdens skaitītāja palīdzību, piepildot sistēmu. Piepildīšanas laikā tiek ņemts vērā izmantotā šķidruma daudzums. Tas ir precīzāks un apgrūtinošāks variants.

Trešais veids paredz aprēķināt visu apkures sistēmas elementu kopējo tilpumu. Tas ir visprecīzākais variants. Katla siltummaiņa, radiatoru, konvektoru, mērierīču ietilpību var noskaidrot pēc to pases raksturlielumiem. Cauruļu ietilpības aprēķināšanai tiek izmantoti tabulas dati.

Tabulā ir norādīti cauruļu izmēri collās un to tilpums litros uz 1 metru, kas tiek izmantots kopējā tilpuma summēšanai

Tabulā ir norādīts cauruļu tilpums uz metru garuma, kas izgatavotas no visbiežāk lietotajiem un mūsdienīgākajiem materiāliem. Iekšējais diametrs ir norādīts collās no 0,5 līdz 1,5 vienībām.

Vēl viens veids, kas tiecas uz augstu precizitāti, – aprēķins pēc formulas:

Vkop = π x D2 x L/4,

kur:

• π – ir 3,14;
• D – apzīmē cauruļu iekšējā diametra parametrus;
• L – norāda sistēmas cauruļvada garumu.

Pēc nepieciešamo datu iegūšanas tos summē un iegūst sistēmas kopējo tilpumu, ko izmanto turpmākajos aprēķinos.

Pilna aprēķinu cikla soļi un formulas privātmājas apkures projektēšanai un organizēšanai atrodas šeit. Iesakām iepazīties ar noderīgo informāciju.

Paplašināšanas tvertnes izvēle pēc tabulas

Ja ir pieejami nepieciešamie dati, optimālo izplešanās tvertnes variantu var izvēlēties pēc tilpumu un aprēķina spiediena tabulas.

Sistēmas kopējais tilpums tiek aprēķināts pēc norādītās metodes, spiediena parametri ir aktuāli tikai slēgtajām modifikācijām un ir norādīti iekārtas pases datos.

Tabulas dati ļauj izvēlēties izplešanās tvertnes tilpumu no 4 līdz 300 litriem

Šis variants neprasa īpašus aprēķinus, izņemot sistēmas kopējā tilpuma aprēķināšanu. Tabulas izmantošana ievērojami atvieglo un paātrina izplešanās tvertnes izvēli ar nepieciešamo rezervuāra ietilpību.

Formulu izmantošana aprēķinos

Ja tabulas dati nav pietiekami, ir iespēja patstāvīgi aprēķināt nepieciešamo tilpuma rādītāju.

Šim nolūkam izmanto šādu formulu:

Vb = Vc x k/D,

kur:

• Vb – apzīmē nepieciešamo izplešanās tvertnes ietilpību;
• Vc – sistēmas kopējo ietilpību;
• k – šķidruma izplešanās koeficientu sildot;
• D – izplešanās tvertnes efektivitātes koeficientu.

No aprēķinam nepieciešamajiem datiem nezināmi paliek koeficienti k un D. Pirmais ir tabulas vērtība, bet otro aprēķina pēc atsevišķas formulas.

Pastāv un tiek izmantota arī temperatūras izplešanās tabula. Tā ļauj noteikt koeficientu sistēmām ar ūdeni vai antifrīzu. Vērtība nav lineāra, tā mainās sildot, atkarībā no glikola klātbūtnes un koncentrācijas šķidrumā.

Ar šiem datiem var noteikt šķidruma izplešanās koeficienta parametrus sildot (k), kas nepieciešami izplešanās balona tilpuma aprēķināšanai

Ūdenim etilēnglikola koncentrāciju pieņem par «0», antifrīzam koncentrāciju nosaka pēc ražotāja deklarētajiem datiem. Sildīšanas temperatūru uzskata par konkrētās sistēmas ekspluatācijas temperatūru.

Lai patstāvīgi aprēķinātu izplešanās tvertnes efektivitātes koeficientu, tiek izmantota formula:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

kur:

• Qm – maksimālais sistēmas spiediens atbilstoši drošības vārsta pases darbības slieksnim;
• Qb – sākotnējais spiediens izplešanās tvertnes gaisa kamerā saskaņā ar tehnisko pasi.

Ja pēdējais parametrs nav zināms, to mēra piepumpējot vai izlaižot gaisu caur balona nipeli.

Citi aprēķinu veidi

Papildus patstāvīgiem aprēķiniem, izmantojot formulas un tabulas, ir alternatīvas metodes. Pieejams aprēķina variants – tiešsaistes kalkulatora palīdzība.

Nav trūkuma tīmekļa resursu, kas piedāvā tiešsaistē aprēķināt nepieciešamo vērtību. Tos ir viegli atrast pēc atslēgvārda vaicājuma

Vēl viens veids, kā iegūt nepieciešamos datus, ir vērsties pie profesionāliem projektētājiem. Šī ir maksimāli uzticama metode, bet iegūtās informācijas precizitāte izmaksās diezgan dārgi.

Ar slēgtā un atvērtā tipa izplešanās tvertņu uzstādīšanas un pievienošanas noteikumiem iepazīstinās nākamais raksts, kas veltīts šiem jautājumiem.

Kā pareizi izvēlēties paplašināšanas tvertni?

Ieteicams izlemt par apkures sistēmas veidu jau plānošanas posmā. Tvertnes izvēle parasti tiek atlikta uz laiku pēc ēkas karkasa uzcelšanas, kad sistēma ir uzstādīta un tās tilpums ir zināms.

Izvēloties optimālo izplešanās tvertnes variantu, ieteicams:

• orientēties uz slēgtās izplešanās tvertnes tilpumu, kas pārsniedz siltumnesēja temperatūras izplešanās vērtību;
• Pērkot, jāpievērš uzmanība pieslēgumam, tvertnes formai un stiprinājuma savienotāju izvietojumam – tas ļaus izvairīties no pārsteigumiem montāžas procesā;
• Svarīgi pievērst uzmanību korpusa instrukcijai, kas satur noderīgu informāciju par uzstādīšanu un tehniskajiem parametriem.

Pērkot labāk orientēties uz pārbaudītu ražotāju, pat ja tā baloni maksās dārgāk. Tas būs apkures sistēmas ilgmūžības garants, gan tikai ar nosacījumu par pareizu ekspluatāciju un regulāru apkopi.

Pirms pieslēgšanas membrānas tvertnes gāzes nodalījumā provizoriskais spiediens tiek iestatīts uz vērtību, kas vienāda ar siltumnesēja staba statiskā spiediena rādītājiem apkures kontūrā. Iestatīšana tiek veikta ar parastu automobiļu sūkni, kontrolēta ar manometru.

Galvenais – neiegādāties apkures sistēmai boileru tvertni – tās pēc savām tehniskajām īpašībām ir pilnīgi atšķirīgas.

Nedrīkst jaukt apkures sistēmu izplešanās tvertnes un hidroakumulatorus aukstā ūdens apgādes līnijām. Tās atšķiras pēc izskata un konstrukcijas īpatnībām. Pirmās ir krāsotas sarkanā krāsā un parasti nav izjaucamas, otrās ir zilā krāsā un aprīkotas ar noņemamu atloku membrānas remontam.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video palīdzēs noteikt slēgtās modifikācijas izplešanās tvertnes parametrus, izprast atšķirības starp apkures un boileru sistēmu baloniem:

Darbības princips un tvertnes izvēles īpatnības video sižetā:

Privātmājas apkures sistēma var būt izveidota pēc atvērtas vai slēgtas shēmas, kas prasa atbilstošas konstrukcijas izplešanās tvertnes uzstādīšanu. Tās darbspējas galvenais faktors ir tilpums, ko var aprēķināt pats vai uzticēt profesionāliem projektētājiem.

Prasmīgi izvēlēts aprīkojums palīdzēs saglabāt nepieciešamo šķidruma tilpumu atvērtajā sistēmā, bet hermētiskā apkurē uzturēs darba spiediena līmeni.

Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā. Dalieties ar savu pieredzi apkures kontūru montāžā ar izplešanās tvertni un noderīgu informāciju vietnes apmeklētājiem. Uzdodiet jautājumus, publicējiet fotoattēlus par raksta tēmu.