REKLAMA

Zabezpečení otopné soustavy: Co je expanzní nádoba a jak funguje

Zabezpečovací zařízení teplovodních otopných soustav slouží k zajištění bezpečného provozu a sestává se ze dvou částí: expanzní nádoby a pojistného ventilu. Při zahřátí se každý materiál roztahuje. Platí to i o vodě. V otopné soustavě může být i několik stovek litrů vody. Dnes se podíváme, jak takové objemy vyrovnává v otopné soustavě expanzní nádoba.

Například pro získání dotace na kotel s ručním přikládáním v rámci kotlíkových dotací je podmínka instalovat s novým kotlem i akumulační nádobu, jejíž objem se běžně pohybuje okolo 800 a více litrů!

Zahřátím se objem vody zvětší. Zvětšený objem vody se musí někde v otopné soustavě zachytit. V otevřené soustavě se zvýšený objem vody projeví například odkapáním vody z potrubí, zvýšením hladiny v otevřené expanzní nádobě v nejvyšší části otopné soustavy atp. Pokud je však otopná soustava uzavřená, to znamená, že není volně propojená s okolním prostředím, voda se při rostoucí teplotě nemá kam roztahovat, a proto v ní roste tlak.

Tento proces je pro provoz otopné soustavy nebezpečný, mohlo by dojít k destrukci některé její části s nejmenší mechanickou pevností. Rovněž tak nebezpečný může být proces opačný, kdy teplota vody klesá a s tím klesá její objem. V otevřené soustavě s klesající teplotou je zmenšující se objem vody nahrazován vzduchem z okolí. Pokud je soustava uzavřená, nepropojená s okolím, při poklesu objemu vody není možné vzduch přisát. A s poklesem tlaku ve vodě by mohlo by dojít v některé části soustavy i k jejím jakoby zhroucení do sebe. Tím by se zmenšil objem soustavy a upravil tlak.  V otopné soustavě je tedy třeba zajistit zachycení zvětšeného objemu vody a tlak vody udržovat v určitém rozmezí. K zachycení zvětšeného objemu vody slouží expanzní nádoby. K tomu, aby tlak vody nepřekročil bezpečnou mez, se používají pojistné ventily.

Expanzní nádoba

Expanzní nádoby se dříve vyráběly a instalovaly jako otevřené. Umisťovaly se v nejvyšším místě otopné soustavy. Otevřenou expanzní nádobou se do soustavy dostává vzduch a dochází ke korozi kovových částí soustavy. To je hlavní důvod, proč se otevřené expanzní nádoby již mnoho let nevyrábí a neinstalují. Mnoho starších otopných soustav však s otevřenou expanzní nádobou stále funguje. Tyto soustavy se většinou používají tak dlouho, dokud není důvod provést rekonstrukci nebo výměnu celé otopné soustavy. Dobrým důvodem jsou aktuální výměny starých, neekologických zdrojů tepla za nové. Jak kotle, tak i tepelná čerpadla aj.

Rozdíl mezi soustavami s otevřenou a uzavřenou expanzní nádobou

V otopné soustavě s otevřenou expanzní nádobou je malý tlak vody, který odpovídá rozdílu mezi nejnižší a nejvyšší úrovní vody v soustavě. Například mezi dnem kotle a hladinou vody v expanzní nádobě na půdě. Je-li tento rozdíl například 6 metrů, hovoříme o výšce vodního sloupce 6 metrů, kterému odpovídá tlak 0,6 bar. Tyto soustavy nemusí být opatřeny pojistným ventilem, protože s rostoucí teplotou se zvětšující se objem vody vyrovnává zvýšením hladiny vody v expanzní nádobě a naopak zmenšující se objem vody s poklesem její teploty se vyrovnává poklesem hladiny v expanzní nádobě.

Provozovatel tak musí jen občas kontrolovat stav hladiny v expanzní nádobě, aby v době nejnižších teplot vody nepoklesla až pod dno nádoby do potrubí. Aby naopak nepřetekla při nárůstu teploty, je zajištěno dostatečným objemem nádoby podle výpočtu projektanta.

Soustavy s uzavřenou expanzní nádobou pracují při vyšším tlaku vody, než soustavy s otevřenou expanzní nádobou. Musí mít pojistný ventil, neboť pokud by selhala funkce expanzní nádoby, mohlo by dojít ke zničení takové otopné soustavy nadměrným tlakem. Umístění expanzní nádoby může být na vratném potrubí nebo v kotli. Místo se obvykle volí tak, aby membrána, která je v expanzní nádobě, nebyla být vystavena teplotě vyšší než 70 °C.

Dnes se montují výhradně uzavřené expanzní nádoby

V současné době se instalují výhradně uzavřené expanzní nádoby. Jejich vnitřní prostor je membránou rozdělený na dvě části. V jedné je plyn (nejlépe dusík) a ve druhé části je voda. Připojovací hrdlo spojuje expanzní nádobu s potrubím otopné soustavy. Některé typy expanzních nádob mají membránu ve formě vyměnitelného vaku, což umožňuje jeho výměnu a prodloužení živostnosti expanzní nádoby.

Obvykle jsou expanzní nádoby konstruovány jako ocelové nádoby válcového tvaru. Velikost (objem) nádoby závisí nejvíce na celkovém množství vody v otopné soustavě. Obecně platí, čím je v soustavě více vody, tím větší musí být vodní objem expanzní nádoby. Malé expanzní nádoby používané pro otopné soustavy v rodinných domech mají objem přibližně 6 až 30 litrů.  Velké expanzní nádoby o objemu několik desítek až stovek litrů musí být vzhledem ke své hmotnosti umístěny na pevné podložce (na zemi, na stěně).

Části expanzní nádoby 1 – hrdlo pro připojení na vodovodní potrubí, 2 – prostor s vodou, 3 – membrána, 4 – svěrný kruh, 5 – plášť nádoby, 6 – prostor s plynem (dusíkem), 7 – kryt ventilu, 8 – plnicí a kontrolní ventil plynu

U expanzní nádoby při jejím zapojení do otopné soustavy a rovněž tak v doporučených termínech během provozu je nutné zajistit, aby tlak plynu odpovídal konkrétním provozním požadavkům. Skutečný objem expanzní nádoby a tlak plynu je určen výpočtem projektanta, který zohlední celkový objem vody v soustavě, teplotní provozní podmínky a maximální výškový rozdíl vody v otopné soustavě. Tlak plynu se nastavuje a kontroluje zásadně tehdy, kdy na straně vody není v expanzní nádobě žádný tlak. Proto nejde o úkon, který může provést laik, neboť je k němu obvykle zapotřebí uzavřít část otopné soustavy a vypustit z ní část vody, která se zase po natlakování expanzní nádoby musí do otopné soustavy dopustit. Doporučený tlak plynu v expanzní nádobě pro malé otopné soustavy v rodinných domech tak závisí i počtu vytápěných podlaží, a nelze jednoduše konstatovat, že stačí například 1 bar. Po připojení expanzní nádoby do soustavy se naplní soustava vodou. Tlak vody působí na membránu a přetlačuje ji do prostoru s plynem – obrázek uprostřed. Po zatopení se voda ohřeje, zvětší se její tlak a membrána se prohne ještě více do strany plynu – obrázek vpravo.

Expanzní nádoba se správně napojuje do otopné soustavy tak, aby připojovací nátrubek byl nahoře. Je to z toho důvodu, aby se v expanzní nádobě nehromadily bublinky plynů rozpuštěných ve vodě. Ventil pro natlakování expanzní nádoby plynem je dole. Při dopouštění plynu nepůsobí na membránu tlak vody (vlevo). Po dosažení předepsaného tlaku plynu se expanzní nádoba propojí s otopnou soustavou a tlakem vody se membrána zatlačí do prostoru plynu (uprostřed). Plyn je mnohonásobně stlačitelnější než voda, a takže je schopen vyrovnávat objemové změny vody. S růstem teploty vody roste její objem a tak je vodou membrána více zatlačována do prostoru plynu (vpravo). Poklesne-li teplota vody, zmenší se její objem, a naopak se zvětšuje objem plynu pod membránou.

U každé expanzní nádoby je třeba provádět jednou ročně prohlídku a dle potřeby její seřízení. Uživatel nesmí provádět žádné zásahy na expanzní nádobě, má ji pouze udržovat v čistém stavu. Kontrolu správného funkčního stavu a případné nastavení tlaku či jiné práce může provádět jen odborník, který má k těmto pracím oprávnění. Expanzní nádoby pro vytápění mají červenou barvu. Vyrábí se také expanzní nádoby pro soustavy ohřevu pitné vody, ale i vody určené k užitkovým účelům, které se označující různými barvami.

O pojistném ventilu si povíme v některém z dalších článků.

Ing. Jaroslav Dufka

Učitel na SPŠ Otrokovice, učí od roku 1983 předměty Vytápění, Plynárenství, Vodoinstalace a další odborné předměty žáky-učně v oboru vzdělání instalatér a studenty maturitního studia. Napsal 10 knih o vytápění, je členem redakční rady časopisu Topenářství+Instalace.

Sdílet / hodnotit tento článek

Mohlo by vás zajímat

Zdroj: Fotolia.com - auremar

Postup odvzdušnění otopné soustavy

Odstranění plynů z otopné vody a všech zařízení v tepelných soustavách je jedním ze základních předpokladů k jejich správné funkci. Bublinky, které nám v radiátorech a trubkách případně běhají teplo ...

© Fotolia.com - gmstockstudio

Odvzdušňovací ventil – kde ho najít a jak funguje

Odstranění plynů z otopné vody a všech zařízení v tepelných soustavách je jedním ze základních předpokladů k jejich správné funkci. Bublinky, které nám v radiátorech a trubkách případně běhají teplo ...

Odplynění otopné soustavy na otopném tělese

Co způsobují plyny v otopné soustavě?

Odstranění plynů z otopné vody a všech zařízení v tepelných soustavách je jedním ze základních předpokladů k jejich správné funkci. Bublinky, které nám v radiátorech a trubkách případně běhají otopné ...

Co je teplotní spád a jaký má význam pro topnou soustavu

Co je teplotní spád a jaký má význam pro topnou soustavu

Pro porozumění si s odborníky topenáři, musíme mluvit jejich jazykem. Co ale znamená, když se od topenáře dozvíme, že máme teplotní spád 90/70. K čemu je nám to dobré? A co se stane když se teplotní ...

REKLAMA
REKLAMA

estav.cz v žebříčku návštěvnosti TOPlist