Hydroakumulátor: jak vybrat správný objem

Hydraulický akumulátor nebo membránová tlaková nádrž je jednou ze součástí topného systému nebo zásobování teplou a studenou vodou. Toto zařízení zajišťuje nepřetržitý přívod vody, udržuje konstantní tlak v systému a zabraňuje vodním rázům, ke kterým v systému dochází při spuštění čerpadla.

Nádrže jsou horizontální a vertikální, se standardním dělením podle objemu od 18 do 500 litrů: 18, 24, 50, 80, 100 atd. Horizontální a vertikální, mírně se od sebe liší:

· Horizontální vhodné pro povrchová čerpadla díky přítomnosti platformy pro upevnění na těle. Tato instalace je výhodnější, protože ušetří místo v místnosti.

· Vertikální nádrž vhodné pro jakýkoli typ čerpadla, povrchové i ponorné a není nutné je umisťovat v těsné blízkosti.

Hydraulické akumulátory se skládají z následujících hlavních částí:

· Kovová nádrž, která může mít různé objemy.
· Elastická membrána, která odděluje vzduchovou dutinu od vodní dutiny. Prostor mezi stěnami nádrže a membránou je vyplněn inertním plynem.
· Příruba, pomocí které je nádrž instalována na potrubí.
· Vsuvky pro čerpání a vypouštění vzduchu z dutin.

Provozní tlak hydraulického akumulátoru je 10 atmosfér a provozní teploty se pohybují v rozmezí od -10 do +100 stupňů Celsia.

Princip činnosti hydraulického akumulátoru je následující.
Když voda z potrubí vstoupí do pryžové membrány, membrána se natáhne a plyn ve volném prostoru se stlačí, čímž se zvýší tlak na membránu. Díky tomu je ve vodovodním řádu udržován požadovaný tlak. Poté, co tlak v membráně dosáhne určité úrovně a nádrž je naplněna vodou, speciální relé vypne čerpadlo. Když otevřete kohoutek, voda vyteče z nádrže, tlak klesne a čerpadlo se znovu zapne.

Základní funkce hydraulického akumulátoru.

1. Hlavním úkolem hydraulického akumulátoru je snížit počet startů čerpadla za určitou dobu, obvykle za hodinu. Většina výrobců čerpadel uvádí počet spuštění čerpadla za hodinu ve svých produktových listech. Často to není více než 20 spuštění za hodinu u čerpadel o výkonu 1,5-2 kW a až 30 spuštění u zařízení s výkonem do 1,5 kW.

2. Neméně důležitá je funkce zmírnění vodního rázu, aby při zapnutí čerpadla nadměrný tlak neporušil spoje v systému. Provozní tlak hydraulické nádrže je nastaven minimálně o 10 % nižší, než je tlak, při kterém je aktivována automatická aktivace čerpadla. Například, pokud se čerpadlo spustí, když tlak dosáhne 1,8 baru, pak by tlak v hydraulické nádrži měl být 1,5-1,6 bar, a to bude jeho minimální provozní tlak. Pro zajištění bezpečného provozu zařízení by provozní tlak neměl překročit 8-10 bar.

3. Hydraulický akumulátor udržuje stabilní tlak ve vodovodním systému.

4. Prodlužuje životnost částí celého systému.

5. Vytváří malou nouzovou zásobu vody.

6. Snižuje spotřebu energie tím, že zabraňuje častému zapínání čerpadla.

Jak vybrat správný objem hydraulického akumulátoru?

Hlavní otázkou je, jak se rozhodnout při výběru hydraulického akumulátoru na základě jeho hlavní charakteristiky, objemu. Tento parametr musí korelovat s charakteristikami čerpadla. Při výběru zařízení pro zásobování vodou doma je často věnována větší pozornost výběru samotného čerpadla a při výběru hydraulického akumulátoru se mnozí spoléhají na své vlastní, ne vždy správné úsudky.

Při výběru hydraulického akumulátoru se můžete špatně spočítat, protože fyzický objem nádrže je často mylně zaměňován za objem kapaliny, který pojme. Například 24litrová hydraulická nádrž je vnímána jako zásobník s odpovídajícím objemem. To je zcela nepravdivé.

24 litrů je objem samotného těla, ale jelikož je nádrž expanzní, obsahuje membránu upnutou přírubou. Zbytek dutiny nádrže je vyplněn stlačeným vzduchem a když čerpadlo tlačí vodu do nádrže, vzduch tam ještě více stlačí, čímž zabere část prostoru nádrže. Ale je nemožné naplnit nádrž úplně, 100% vodou, pokud funguje a její membrána funguje správně a vzduch je čerpán do samotné dutiny mezi tělem a membránou.

Časem při dlouhodobém provozu může z nádrže unikat vzduch a bude zabírat stále více místa v nádrži.

Tedy při provozním tlaku 2 bary a deltě 1 bar bude v nádrži asi 50 % vody jejího fyzického objemu, to znamená, že téměř všechny nádrže pracují v průměru na polovinu: ze 100 litrů v nádrž tam bude rezerva 50, z 80 – 40 a tak dále.

Nezapomeňte, že příliš velká hydraulická nádrž jednoduše zabere další místo a voda v ní bude stagnovat a nebude mít čas na včasné čerpání.

Takže doporučení pro výběr hydraulického akumulátoru.

· V případě zakoupení hydraulické nádrže k povrchovému čerpadlu o výkonu nejvýše 1000 W postačí vodorovná nádrž hydrauliky o objemu do 24 litrů.

· Pro provoz čerpadel s výkonem nad 1000 W je vhodná nádrž o objemu 50 litrů.

Minimální doporučený objem se vypočítá podle následujícího vzorce:

A_max — odhadovaný maximální průtok vody (litr/min)

K – koeficient v závislosti na výkonu motoru čerpadla (viz tabulka níže)

P_max — vypínací tlak čerpadla, bar

P_min — tlak aktivace čerpadla, bar

P_vzduch — tlak ve vzduchové dutině hydraulického akumulátoru, bar

příklad: Zvolíme minimální požadovaný objem hydraulického akumulátoru pro vodovodní systém založený na čerpadle „Vodoley BTsPE 0,5-50 U“ s následujícím nastavením:

K = 0,25 (protože výkon čerpadla je v rozsahu 0,55–1,5 kW)

V_t = 31,41 litru

Vybíráme další nejbližší objem hydraulického akumulátoru – 35 litrů.
Pamatujte, že pokud dochází k častým výpadkům napájení, je třeba zvolit větší hlasitost. Musíme však pamatovat na to, že v každém případě voda vyplňuje zhruba třetinu celkového objemu. A samozřejmě, čím výkonnější čerpadlo je v systému instalováno (relevantní pro čerpadla s výkonem 1,1 kW a vyšším), tím větší velikost hydraulického akumulátoru by měla být preferována, tím se sníží počet opakovaných krátkodobých startuje a prodlužuje životnost motoru čerpadla.

Je to důležité,:
Při nákupu velkoobjemových hydraulických akumulátorů si musíte uvědomit, že vodu je nutné používat pravidelně, protože při delší nečinnosti se její kvalita začíná zhoršovat. Využít veškerou vodu z hydraulického akumulátoru o objemu 24 nebo 50 litrů je totiž mnohem jednodušší a rychlejší než ze 100 nebo 200 litrového.

Při instalaci tlakové nádoby je třeba dodržovat následující požadavky::

1. Hydraulický akumulátor musí být instalován na rovném povrchu, co nejblíže tlakovému spínači.

2. Aby se zabránilo dodatečným hydraulickým ztrátám, je nutné, aby průměr spojovacího potrubí odpovídal průměru výtlačného potrubí čerpadla.

3. Do systému můžete nainstalovat 2 nebo více membránových nádrží, ale tlak ve vzduchové komoře každé z nich musí být stejný.

4. Před spuštěním je třeba naplnit systém vodou, otevřít nejvzdálenější kohoutek a zapnout čerpadlo, aby se odstranil všechen vzduch.

Aby se předešlo komplikacím a zajistil se efektivní provoz vodovodního systému, měl by být výběr a montáž hydraulického akumulátoru svěřen odborníkům – zkušeným, důvěryhodným firmám, kteří provedou přesné výpočty a nabídnou vám vhodnou variantu, stejně jako nainstalují zařízení s vysoká kvalita.

Akumulátor – důležitý prvek vodovodního systému, který umožňuje nejen vytvořit zásobu vody, ale také zajistit normální fungování a zabránit poruchám ostatních součástí systému. Spolehlivé modely od důvěryhodných výrobců vám budou sloužit po dlouhou dobu a zajistí nepřetržitý přívod vody.

Membránová expanzní nádoba neboli hydraulický akumulátor je povinným článkem v řetězci uzavřených topných systémů, plnící funkci stabilizátoru tlaku uvnitř okruhu.

Principy práce

Chladicí kapalina cirkulující v systému, ať už je to voda nebo nemrznoucí kapalina, vlivem vysoké teploty (cca 90 °C) ztrácí na hustotě, ale v důsledku expanze nabývá na objemu, což vede ke zvýšení tlaku v celém systému a uvolnění pojistného ventilu.
Expanzní nádrž má pohyblivou elastickou přepážku – membránu, která jí umožňuje na jedné straně absorbovat přebytečnou chladicí kapalinu při zahřátí a na druhé straně je nasáván vzduch, který funguje jako druh pružiny, která udržuje optimální tlak, když se voda nebo nemrznoucí směs ochladí . Bez ohledu na rozdíl v objemech chladicí kapaliny v systému tedy zůstane tlak stabilní pro nepřerušovaný provoz topení.

Konstrukce membránové expanzní nádrže:

• Kovové tělo s dutinami pro vzduch a chladicí kapalinu.
• Membrána je pohyblivá pryžová membrána.
• Vzduchový ventil.
• Potrubí pro připojení k hlavní síti.

Membránové nádoby mohou být dvou typů:

Membránové nádrže jsou obvykle malého objemu (130–150 l) a mají nevyměnitelnou membránu. Válcové nádrže jsou univerzálnější, protože mají membránový oddíl, do kterého je voda čerpána bez kontaktu s kovovým tělem, a také vyměnitelnou membránu, která je namontována na šroubované přírubě. Jsou spolehlivější a instalují se na systémy s objemem přesahujícím 150 litrů.

Instalace a připojení expanzní nádoby

Expanzní nádoba je připojena k potrubí na straně čerpadla pro cirkulaci. Dále jsou instalovány uzavírací ventily a vypouštěcí ventil. Jsou potřebné k vypuštění vody a odpojení od systému. Doporučuje se, aby byl uzavírací ventil chráněn proti náhodnému uzavření. Potřebujete také přívodní kohoutek. Bylo by užitečné nainstalovat manometr a ruční nastavení tlaku.

Oběhové čerpadlo se instaluje pouze v uzavřených topných systémech, kde je nutné mechanicky pohybovat chladicí kapalinou. V takových systémech jsou samozřejmě instalovány uzavřené kontejnery. Celý systém je utěsněn, což umožňuje použití nemrznoucí směsi bez možnosti odpařování.

Vlastní nádrž musí být instalována v místnosti, kde teplota vzduchu neklesne pod 0 °C. Instalace by měla být provedena s ohledem na bezproblémový přístup k připojovacím armaturám a vzduchovému ventilu, měla by být možná výměna membránové příruby.

Nádrž je většinou namontována svisle vzduchovým ventilem nahoru a potrubím pro připojení k hlavnímu potrubí dolů. Malé nádrže se připevňují ke stěně pomocí držáků, které obvykle nejsou součástí sady a je nutné je dokoupit. Prostornější jsou umístěny na podlaze na kovových nožičkách.

Potrubí spojující systém s nádrží se musí rovnat průměru potrubí. V opačném případě se na vstupu a výstupu chladicí kapaliny vytvoří zbytečné tlakové ztráty, které negativně ovlivní celý topný systém jako celek. Nádrž musí být instalována po propláchnutí celého systému.

• místo instalace je zvoleno nesprávně, přístup pro údržbu je obtížný;
• objem expanzní nádrže je nesprávně určen;
• Byla použita nesprávná sada uzavíracích ventilů nebo těsnění.

Jaká velikost membránové expanzní nádoby je potřeba pro vytápění?

Při výpočtu potřebného objemu se obvykle bere 10 % objemu celého systému. Pokud je systém 150 l, pak bude nádrž 15 l. Tato metoda je velmi jednoduchá a primitivní, lze ji použít pouze k přiblížení velikosti nádoby. Existuje mnoho faktorů, které je třeba vzít v úvahu pro optimální výkon systému. Pokud v této oblasti nemáte specifické dovednosti, neměli byste se věnovat amatérským činnostem, ale je lepší se obrátit na specialisty. Koneckonců to může vést k pravidelným poklesům tlaku nebo rychle učinit některé komponenty nepoužitelnými.

Například některé plynové kotle již mají ve své konfiguraci expanzní nádrže, ale někdy nestačí instalace přídavných nádrží, aniž by byla zohledněna vestavěná;

Příprava k provozu

Před spuštěním topného systému a před naplněním nádrže vodou nebo nemrznoucí kapalinou je vzduch čerpán do expanzní nádrže vzduchovým ventilem. K tomu můžete použít automatický kompresor. Je to pohodlné, protože má manometr. Většina výrobních nádrží je již naplněna pracovním médiem ve formě dusíku nebo vzduchu, přesto se vyplatí porovnat stávající tlak s tím, co je uvedeno v technické dokumentaci.

V soukromých domech nebo bytech jsou instalovány expanzní nádoby s plynovým oddílem naplněným již z výroby s tlakem 1,5 baru. Tento tlak je dostačující a není potřeba žádné další čerpání. Výrobci také uvádějí v návodu ke kotli požadovaný počáteční tlak pro doplnění chladicí kapaliny, bez kterého se kotel ani nezapne.

Při startování je potřeba zahřát systém alespoň na 70 °C. Chladicí kapalina se začne roztahovat a uvolňovat vzduch, který je třeba odstranit. A poté zaznamenejte tlak při expanzi přístrojem. To pomůže určit konečný tlak pro pojistný ventil při aktuálních 70 °C.

Nejčastější problém v provozu systému

Změny tlaku jsou častým problémem. Je důležité vědět, na co si v takových případech dát pozor a jaká opatření přijmout.

1. Zkontrolujte statický tlak. Vypneme oběhová čerpadla, pokud se nic nezměnilo, problém je v nich.
2. Pokud tlak neustále klesá, pak s největší pravděpodobností dochází k úniku chladicí kapaliny. Oblast úniku je nutné identifikovat postupným odpojováním každého z nich.

1. Možná jsou někde zavřené kohoutky nebo ventily.
2. Porucha oběhového čerpadla.
3. Množství chladicí kapaliny překračuje normu. Možná pomůže restart automatizace.
4. Systémové filtry jsou znečištěné.
5. Vytvořil se vzdušný zámek.
6. Průměry potrubí ve spojení s kotlem jsou příliš úzké.
7. Termostat blokuje přívod chladicí kapaliny. Zařízení je třeba překonfigurovat.

Důležitá je také kvalita materiálů, ze kterých jsou díly nádrže vyrobeny. Jeden z klíčových prvků – membrána má tendenci se opotřebovávat. Kvalita pryže má vliv na její schopnost přesněji a plynuleji reagovat na změny tlaku. V balónových nádržích to není problém, protože membránu lze vyměnit a tělo nepřijde do kontaktu s vodou nebo nemrznoucí kapalinou, což eliminuje negativní dopad na stěny nádrže.