Naczynie wzbiorcze do ogrzewania typu otwartego: budowa, przeznaczenie, główne rodzaje + porady dotyczące obliczania zbiornika

W dzisiejszych realiach zbiornik wyrównawczy do ogrzewania typu otwartego dawno i nieodwracalnie przegrał konkurencję z bardziej nowoczesnym i wydajnym zbiornikiem zamkniętym.

Niemniej jednak przestarzałe moralnie urządzenie jest aktywnie używane. A w wielu sytuacjach ma nawet pewne przewagi nad nowoczesnymi zbiornikami membranowymi.

W tym materiale omówimy jego przeznaczenie i cechy konstrukcyjne, a także zapoznamy się z zasadą działania i zasadami obliczania tego typu zbiornika.

Przeznaczenie zbiornika w systemach otwartych

To urządzenie jest używane w systemach grzewczych w celu zapobiegania awariom przy wzroście objętości i ciśnienia czynnika grzewczego, co następuje podczas ogrzewania.

Ściślej mówiąc, podczas wzrostu temperatury wody krążącej w systemie od 5 do 100 °C jej objętość zwiększa się o 4%. To dużo, ponieważ nie ma dla niej miejsca w rurach i grzejnikach – nie ma tam wolnej przestrzeni.

Do zbiornika wyrównawczego typu otwartego wtłaczane są nadmiary czynnika grzewczego z systemu grzewczego, co eliminuje uszkodzenie jego części w wyniku wzrostu ciśnienia. Ciśnienie powstaje, ponieważ wody nie można sprężać, a ona znacznie zwiększa swoją objętość przy wzroście temperatury. Po ochłodzeniu czynnik grzewczy wraca do systemu grzewczego

W rezultacie kilkaset gramów w małym systemie grzewczym lub kilka litrów w dość dużym podnosi ciśnienie do wartości krytycznych i prowadzi do powstawania silnych uderzeń hydraulicznych.

Pociąga to za sobą wyciskanie uszczelek, uszkodzenie złączek, grzejników i kosztowną naprawę – wszystko to w najmniej odpowiednim momencie.

A po obniżeniu temperatury czynnika grzewczego jego nadmiar ponownie staje się niezbędny do efektywnego funkcjonowania systemu, dlatego musi zostać zwrócony, i to w pełnej objętości. W przypadku parzenia konieczne jest uzupełnianie zapasów płynu.

Charakterystyczne cechy zbiornika otwartego

Takie zbiorniki są niezwykle proste – jako zbiornik wyrównawczy zawsze może być użyte zwykłe wiadro, specjalnie wykonany pojemnik z dostępnych materiałów, kanister czy coś podobnego.

Cechy konstrukcyjne zbiornika

Głównymi wymaganiami wobec konstrukcji są:

• posiadanie wystarczającej objętości;
• brak szczelności.

To znaczy, że dopuszcza się nawet brak pokrywy, choć jest zalecana – chroni przed dostaniem się do systemu grzewczego cząstek brudu.

Zbiornik, który planuje się wykorzystać jako naczynie wzbiorcze, musi być wyposażony w króciec, do którego doprowadzona jest rura od systemu grzewczego. To jedyne obowiązkowe wyposażenie.

Konstrukcja każdego naczynia wzbiorczego jest niezwykle prosta – jest to zwykły zbiornik wyposażony w jeden lub kilka wlotów/wylotów. Pozwala to na gromadzenie się i spływ nadmiaru cieczy. Najbardziej zaawansowane technicznie zbiorniki są wyposażone w doprowadzenie wody oraz kran spustowy, który służy do odprowadzania wody do kanalizacji przy zbyt dużych ilościach nadmiaru.

Ale dla komfortu i uniknięcia drobnych niedogodności zaleca się stosowanie następujących akcesoriów:

• Wąż przelewowy lub rura – taki element konstrukcji jest niezbędny w przypadku przepełnienia naczynia wzbiorczego. Oznacza to, że ten element konstrukcji, odprowadzając ciecz do kanalizacji lub poza budynek, eliminuje możliwość jego zalania.
• Rura doprowadzająca wodę – jest niezbędna do uzupełniania systemu grzewczego wodą. Bez niej można się obejść, ale należy zrozumieć, że wspomnianą procedurę trzeba będzie wykonać z wiadrem w ręku. Jednak w tym ostatnim przypadku konstrukcja będzie tańsza.

Ponieważ naczynia wzbiorcze często instaluje się na strychach, należy zadbać o ich izolację termiczną. Zapobiegnie to zamarzaniu cieczy i awarii całego systemu.

Jako czynnik grzewczy może być używana tylko zwykła woda. Ponieważ nowoczesne skuteczne płyny niezamarzające w otwartych zbiornikach szybko parują. Prowadzi to do znacznego wzrostu kosztów całej procedury ogrzewania pomieszczenia.

Ponadto opary płynów niezamarzających są prawie zawsze toksyczne, co wpływa na zdrowie mieszkańców. Więcej o rodzajach czynników grzewczych dla systemu grzewczego i ich cechach opowiedzieliśmy w tym materiale.

Kształt i materiał wykonania

Kształt zbiornika nie ma zasadniczego znaczenia, więc może być dowolny:

• okrągłym;
• prostokątnym;
• trapezoidalnym itd.

Materiałem wykonania może być dowolny metal lub nawet plastik, ale ponieważ czynnik grzewczy może nagrzewać się do znacznych temperatur, musi być odporny na wysoką temperaturę.

Ten rysunek pomaga zrozumieć zasadę działania naczynia wzbiorczego. Na obrazku po lewej stronie pokazano czynnik grzewczy w stanie zimnym. Z nadmiarem wystarcza mu dostarczonej objętości. Jednak gdy rozpoczyna się nagrzewanie (obrazek po prawej), wkrótce pojawia się nadmiar wody. W rzeczywistości nadmiar płynu jest niewielki, ale wystarczy, aby znaleźć słabe miejsce w systemie i spowodować wyciek lub doprowadzić do uszkodzenia urządzenia.

W sprzedaży dostępne są różne warianty otwartych naczyń wzbiorczych, spośród których łatwo wybrać najbardziej odpowiedni. Można też wykonać z dostępnych materiałów własnoręcznie zbiornik, który będzie pełnić rolę naczynia wzbiorczego.

Zasada działania urządzenia

Naczynie wzbiorcze jest częścią najprostszych systemów grzewczych działających zgodnie z prawami fizyki. Gdy przepływ płynu przez rury i grzejniki odbywa się grawitacyjnie, energię do tego zapewnia różnica ciśnień.

Aby nie zakłócać naturalnej wymiany ciepła i obiegu wody, naczynie wzbiorcze należy zamontować w najwyższym punkcie całego systemu grzewczego, przy czym kocioł powinien znaleźć się w najniższym. Szczegółowo o montażu i podłączeniu zbiornika mówiliśmy w tym artykule.

W przeciwnym razie obecność zbiornika nie da pożądanego efektu. Nie ochroni to przed wzrostem ciśnienia, uderzeniami hydraulicznymi i wynikającymi z nich awariami.

Istotną zaletą otwartych naczyń wzbiorczych jest ich dostępność. Na przykład zbiornik można wykonać nawet z dostępnych materiałów, które znajdują się na działkach ogrodowych, w pomieszczeniach gospodarczych domów jednorodzinnych. Naczyniem wzbiorczym może być każdy metalowy lub plastikowy pojemnik o odpowiedniej wielkości, o czym świadczy zdjęcie

Sam zbiornik przy zimnym czynniku grzewczym nie bierze żadnego udziału w pracy systemu grzewczego.

Wszystko zmienia się, gdy płyn nagrzewa się do znacznych temperatur i wytwarza nadmierne ciśnienie w rurach, grzejnikach, ponieważ w takich sytuacjach jego nadmiar aktywnie powstaje i jest wypychany do naczynia wzbiorczego. Gdzie pozostaje do momentu ostygnięcia czynnika grzewczego, po czym grawitacyjnie ponownie trafia do rur, grzejników i kotła.

Opisana procedura jest wykonywana cyklicznie, czyli przez cały okres eksploatacji zbiornika.

Ze względu na to, że system grzewczy jest otwarty, podobnie jak sam zbiornik, kompensacja skutków rozszerzania nie może odbywać się bez udziału człowieka.

Przyczyną jest to, że czynnik grzewczy, pozostając w bezpośrednim kontakcie z powietrzem, paruje, przy czym im bardziej jest nagrzany, tym aktywniejszy jest ten proces.

W rezultacie użytkownik musi regularnie kontrolować bieżący poziom wody. I w razie potrzeby uzupełniać ją.

Operację wykonuje się za pomocą wiadra lub innego pojemnika z wodą. Jest to mało przyjemne, dlatego system można zautomatyzować, organizując dopływ wody z systemu wodociągowego, przy czym dowolnego: lokalnego lub centralnego.

Należy wiedzieć, że kształty geometryczne i dokładne obliczenia w przypadku otwartego zbiornika wyrównawczego są absolutnie nieistotne. Podstawowym warunkiem efektywnej pracy jest umiejscowienie w najwyższym punkcie systemu oraz posiadanie wystarczającej pojemności zbiornika do rury przelewowej.

Ponadto, stosując dodatkowe wyposażenie, opisaną procedurę można uczynić całkowicie autonomiczną.

W takim przypadku tracone są najważniejsze zalety wszystkich otwartych zbiorników i systemów grzewczych:

• niska cena;
• pełna autonomia, czyli niezależność od wydajności, sprawności i obecności w pomieszczeniu jakichkolwiek systemów inżynieryjnych.

Wszystkie procesy w otwartym zbiorniku zachodzą zgodnie z naturalnym obiegiem, bez pomocy pomp i innego wyposażenia.

W rezultacie, aby zbiornik wyrównawczy był gwarantowanie użyteczny, wymiary samego systemu muszą być umiarkowane, to znaczy nie należy go używać do ogrzewania domów i budynków o powierzchni przekraczającej 100 m².

Optymalnym miejscem umieszczenia zbiorników wyrównawczych są ciepłe strychy. Ponieważ tam gwarantowanie będzie najwyższy punkt systemu, a także takie rozwiązanie pozwala ukryć konstrukcję o niskich walorach estetycznych z dala od oczu.

Jeśli zignoruje się tę zasadę, może to prowadzić do znacznych strat finansowych, ponieważ konieczne będzie wykonanie szeregu przeróbek w celu zapewnienia efektywności pracy zbiornika i całego systemu jako jednej całości.

Ponadto, ograniczona musi być wysokość budynku. Ponieważ bardzo problematyczne jest osiągnięcie oczekiwanego rezultatu przy próbie ogrzewania w ten sposób budynków wyższych niż dwupiętrowe.

Jak dokonać obliczeń?

Jak wskazano powyżej, każdy zbiornik wyrównawczy używany do ogrzewania typu otwartego charakteryzuje się prostotą konstrukcji i wykonania. A obliczenie wymiarów takiego urządzenia nie jest bardziej skomplikowane.

Do tego można użyć wzorów lub metody polegającej na przybliżonym obliczeniu objętości roboczej zbiornika.

Przykład użycia wzoru do obliczenia potrzebnej objętości zbiornika. W oparciu o rzeczywistą objętość wody krążącej w obiegu oblicza się jedynie jej zwiększenie przy podgrzewaniu do określonej temperatury, zaokrąglając w górę. Następnie dodaje się otrzymany wynik do objętości nośnika ciepła w systemie grzewczym i dodaje dowolną liczbę litrów „na zapas”.

W rzeczywistości, aby określić potrzebną pojemność zbiornika, właściciele małego domku letniskowego rzadko korzystają ze wzorów. Najczęściej obliczają przybliżoną objętość naczynia wzbiorczego, do którego dla bezpieczeństwa można dodać dowolną liczbę litrów.

Przyczyna: w przypadku otwartych zbiorników dodatkowe objętości nie wpływają znacząco na koszt, a w niektórych przypadkach w ogóle nie prowadzą do podwyższenia ceny.

W rezultacie całe obliczanie pojemności sprowadza się do określenia 10% objętości całego nośnika ciepła, które powinny być minimalną wartością naczynia wzbiorczego.

Najłatwiej to zrobić w momencie projektowania i tworzenia systemu grzewczego, gdy znane są wszystkie parametry grzejników, rur i innych elementów konstrukcji lub łatwo je poznać, wykonując pomiary. A następnie po prostu zsumować objętości wszystkich komponentów.

Chociaż otwarte zbiorniki wzbiorcze i systemy, dla których są przeznaczone, dawno już się przeżyły, to dostępność, a przede wszystkim wysoka autonomia sprawiają, że są one poszukiwane w warunkach dalekich od idealnych. Na przykład, jeśli występuje problem ze stabilnymi dostawami energii elektrycznej lub właściciele pomieszczeń nie mieszkają tam stale.

Jeśli dane wyjściowe są nieznane, to najbardziej praktycznym sposobem obliczeń jest metoda doświadczalna. W tym celu należy spuścić całą wodę z systemu, a następnie napełnić go nośnikiem ciepła od nowa.

Przy tym należy dokonać pomiaru, co można zrobić za pomocą licznika lub przy użyciu pojemnika o znanej objętości. Potem pozostaje obliczyć potrzebne 10% objętości nośnika ciepła, które służą jako wytyczna przy produkcji lub zakupie zbiornika.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Umieszczony poniżej film pozwoli lepiej zrozumieć, czym są otwarte naczynia wzbiorcze, jak są wykonywane i instalowane:

Następny film dotyczy zbiorników domowej roboty do systemu grzewczego:

Otwarte naczynie wzbiorcze jest uważane za przestarzałe urządzenie, podobnie jak cały rodzaj systemu grzewczego, w którym jest używane. Oznacza to, że takie urządzenie jest mało wydajne, ponieważ jego pracy towarzyszą znaczne straty ciepła, a nagrzewanie odbywa się bardzo powoli.

Niemniej jednak pełna autonomia, niezależność, prostota obsługi, przystępna cena sprawiają, że otwarty zbiornik jest poszukiwany z dala od stabilnych warunków dużych miast – na działkach, we wsiach itp.

Czy mają Państwo jeszcze pytania dotyczące obliczania zbiornika lub chcą Państwo wyjaśnić inne kwestie, o których nie wspomnieliśmy w tym artykule? Prosimy pytać o interesujące Państwa szczegóły, zadawać pytania w poniższym bloku – nasi eksperci i inni odwiedzający stronę pomogą Państwu to zrozumieć.

Jeśli niedawno zajmowali się Państwo produkcją lub montażem zbiornika typu otwartego, proszę podzielić się tym w bloku komentarzy – wielu początkującym przyda się Państwa informacja. Prosimy również dodawać unikalne zdjęcia swojego zbiornika wyrównawczego.