Przeznaczenie naczyń wzbiorczych
Podstawowym zadaniem naczyń wzbiorczych jest ochrona instalacji grzewczych systemu zamkniętego przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. W praktyce urządzenia te mogą też pełnić rolę stabilizatora ciśnienia w instalacji i centralnego odgazowywacza.
Podział naczyń wzbiorczych
Naczynia wzbiorcze w instalacji c.o. można ogólnie podzielić na dwa główne typy:
– sytemu otwartego, bezciśnieniowe
– systemu zamkniętego, ciśnieniowe
Naczynia otwarte dzielą się dalej na prostopadłościenne i cylindryczne, a także na naczynia ze stali węglowej, miedzi
i ze stali nierdzewnej
Naczynia zamknięte mogą być:
– z membraną niewymienną
– z membraną wymienną
a także z funkcją odgazowywacza lub bez.
Osobna grupę naczyń wzbiorczych stanowią automaty ciśnieniowe stabilizujące ciśnienie wody w instalacji w oparciu o rozbudowaną automatykę.
Naczynia systemu otwartego
Stosowane są obecnie w instalacjach c.o. z kotłami na paliwo stałe, nie posiadających dodatkowych zabezpieczeń przed nadmiernym wzrostem ciśnienia wody w zładzie. Są też popularnym rozwiązaniem w instalacjach z kominkiem z płaszczem wodnym wykorzystywanym do zasilania grzejników. Naczynie wzbiorcze otwarte w wersji standard jest wykonane z blachy stalowej wg PN-99/H-92131 z gat. STOS wg PN-61/H-74200. Króćce z rur stalowych wg PN-64/H-74200. Powierzchnię wewnętrzna i zewnętrzną naczynia wzbiorczego przed podłączeniem do instalacji należy oczyścić i pomalować farbą antykorozyjną. Ogólnie naczynia stalowe dzieli się na dwa główne typy
– typ A o kształcie cylindrycznym
– typ B o kształcie prostopadłościennym
Rys. Naczynie systemu otwartego typ A
| Poj. nacz. (dm3) | GŁÓWNE WYMIARY | Masa
kg |
||||||
| całkowita | użytkowa | Dw | H | B | a | b | C | |
| 25 | 21 | 300 | 350 | – | 2,0 | 2,5 | 2,0 | 9,5 |
| 40 | 32 | 320 | 500 | 200 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 11,0 |
| 64 | 40 | 450 | 400 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 14,0 |
| 72 | 48 | 450 | 450 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 17,0 |
| 88 | 64 | 450 | 550 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 20,0 |
| 100 | 80 | 450 | 650 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 22,0 |
| 150 | 100 | 630 | 470 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 35,0 |
| 170 | 125 | 630 | 550 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 39,0 |
| 200 | 160 | 630 | 650 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 43,0 |
| 250 | 200 | 630 | 800 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 46,0 |
| 300 | 250 | 630 | 950 | 400 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | 57,0 |
| 420 | 320 | 950 | 600 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 80,0 |
| 500 | 400 | 950 | 700 | 400 | 3,0 | 4,0 | 3,5 | 87,0 |
| 600 | 500 | 950 | 850 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 94,0 |
| 820 | 640 | 1250 | 670 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 127,0 |
| 980 | 800 | 1250 | 800 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 138,0 |
| 1210 | 1040 | 1250 | 1000 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 158,0 |
| 1540 | 1300 | 1400 | 1000 | 400 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 230,0 |
| 1840 | 1660 | 1250 | 1500 | 400 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 248,0 |
| 2300 | 2080 | 1400 | 1500 | 400 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 296,0 |
Rys. Naczynie wzbiorcze systemu otwartego typ B
| Poj. nacz. (dm3) | GŁÓWNE WYMIARY | Masa
kg |
||||||
| całkowita | użytkowa | A | H | B | a | b | C | |
| 27 | 22 | 300 | 300 | – | 2,5 | 2,5 | 2,0 | 9,0 |
| 48 | 32 | 400 | 300 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 14,0 |
| 64 | 40 | 400 | 400 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 16,5 |
| 72 | 48 | 400 | 450 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 18,0 |
| 88 | 64 | 400 | 550 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 20,5 |
| 100 | 80 | 400 | 650 | 250 | 2,5 | 3,0 | 2,0 | 23,0 |
| 135 | 100 | 500 | 550 | 400 | 2,6 | 3,0 | 2,0 | 27,5 |
| 160 | 125 | 500 | 650 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 32,0 |
| 200 | 160 | 500 | 800 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 42,0 |
| 280 | 200 | 750 | 500 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 57,0 |
| 340 | 250 | 750 | 600 | 400 | 3,0 | 3,0 | 2,0 | 63,0 |
| 400 | 300 | 750 | 700 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 69,0 |
| 480 | 400 | 750 | 850 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 84,0 |
| 600 | 500 | 750 | 1050 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 93,0 |
| 800 | 650 | 1000 | 800 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 112,0 |
| 950 | 800 | 1000 | 950 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 128,0 |
| 1150 | 1000 | 1000 | 1150 | 400 | 3,0 | 4,0 | 2,5 | 174,0 |
| 1400 | 1250 | 1000 | 1400 | 400 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 200,0 |
| 1960 | 1660 | 1400 | 1000 | 400 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 260,0 |
| 2350 | 2060 | 1400 | 1200 | 400 | 4,0 | 4,0 | 3,0 | 285,0 |
Naczynia systemu zamkniętego (ciśnieniowe)
Instalacje centralnego ogrzewania stanowią system, w którym krążąca woda nie ma bezpośredniego kontaktu z atmosferą. Raz napełniona instalacja pozostaje zamknięta pod ciśnieniem przez wiele lat, ewentualne ubytki wody i konieczność jej uzupełnienia ma charakter marginalny i związana jest z wystąpieniem nieszczelności instalacji lub jej remontem. Woda w takim układzie odznacza się niską korozyjnością i bardzo małą zawartością rozpuszczonych gazów. Podlega natomiast dużym wahaniom temperatur z czym wiąże się znaczny przyrost objętości wody.
Naczynia przeponowe dla co. musza się charakteryzować dużą odpornością na temperaturę i na skoki temperatur, jak też całkowitą gazoszczelnością, w mniejszym stopniu zwraca się uwagę na ich zabezpieczenia antykorozyjne.
Norma PN/B-02414 dopuszcza istnienie trzech typów naczyń:
– z hermetyczną przestrzenią gazową
– z urządzeniem sprężarkowo-upustowym
– z urządzeniem pompowo-upustowym
Naczynia z hermetyczna przestrzenią gazową
Zbudowane są ze stalowego ciśnieniowego zbiornika wewnątrz którego przestrzeń wodna (instalacyjna) oddzielona jest od przestrzeni gazowej elastyczną, nieprzepuszczalną membraną (zwykle kauczuk butylowy). Pojęcie –„hermetyczny”, oznacza w tym wypadku brak bezpośredniego kontaktu przestrzeni gazowej naczynia z atmosferą (np. poprzez odpowietrznik lub zawór upustowy). W zależności od kształtu zbiornika ww. naczynia można dalej dzielić na:
– płaskie
– cylindryczne
a ze względu na miejsce montażu, na: wiszące, stojące, leżące. Membrana naczyń hermetycznych może być przy tym:
– niewymienna, zaprasowana fabrycznie pomiędzy dwoma częściami naczynia,
– wymienna, workowa, mocowana do naczynia przy użyciu flansz
Naczynia z membraną niewymienną to konstrukcje płaskie i cylindryczne. Pierwsze – stosowane są głównie w małych instalacjach grzewczych i chłodniczych, jako naczynia wbudowane w kocioł, klimatyzator lub mocowane obok kotła. Ich pojemności nie przekraczają 10 litrów a ciśnienie robocze 3 bar. Naczynia cylindryczne produkowane są od 2-10000 litrów, przy czym:
– zbiorniki małe w przedziale 2-80 litrów wykonywane są jako dwudzielne, łączone i do wielkości 25 litrów mogą być montowane na konsoli ściennej, powyżej tej wartości jako stojące
– zbiorniki od 100-10000 litrów są najczęściej monolityczne, z membraną mocowaną do obudowy specjalnym wewnętrznym pierścieniem, ciśnienie robocze może się wahać od 3-6 bar
Ryc. Po lewej naczynie przeponowe do kotła (płaskie), po prawej – naczynie z membraną niewymienną, dwudzielne.
Fot. Naczynie wzbiorcze zamocowane na konsoli z grupą bezpieczeństwa.
Naczynia z membraną wymienną (workową) charakteryzują się całkowitym oddzieleniem przestrzeni wodnej od ścianek naczynia. Woda styka się tylko z elastyczną membraną, przestrzeń pomiędzy membraną a ściankami zbiornika wypełniona jest poduszką gazową. Zwiększa to trwałość naczyń, umożliwia też zamocowanie w górnej części worka odpowietrzenia, a w dolnej – odwodnienia naczynia. Ciśnienie robocze może wynosić 5-6 bar w wykonaniu specjalnym nawet 16 bar, pojemność waha się od 80- do ponad 10000 litrów, przy czym zbiorniki wykonywane są jako stojące lub leżące.
Rys. Naczynie wzbiorcze z membraną wymienną workową.
Ozn. A-przestrzeń wodna, B- przestrzeń powietrzna. 1-zbiornik stalowy, 2-gumowa membrana, 3-pokrywa górna, 4- pokrywa dolna, 5- manometr, 6- zawór pneumatyczny, 7-króciec do kontroli szczelności przepony, 8- nogi, 9- uchwyt transportowy
Naczynia z automatyczną regulacja ciśnienia
W dużych objętościowo zładach pojemności i związane z tym ciężary naczyń wzbiorczych mogą utrudniać ich lokalizację. Znaczne ciężary naczyń mogą się też pojawić w budynkach wysokich, gdzie wartości ciśnienia statycznego w miejscu przyłączenia naczynia drastycznie ograniczają jego pojemność roboczą. Problemów powyższych można uniknąć stosując automaty wzbiorcze, pozwalają one na:
– zwiększenie objętości roboczej naczynia nawet do 80%,
– ograniczanie i obniżenie amplitudy wahań ciśnienia do 0,2-0,3 bar, zwiększa to trwałość instalacji, szczególnie przy starych, skorodowanych przewodach i ogranicza hałas.
Automaty wzbiorcze dzielą się ogólnie na: sprężarkowe i pompowe.
Automaty sprężarkowo-upustowe
Budowane są na bazie naczyń wzbiorczych z wymienną membraną, do których przestrzeni gazowej podłączono kompresor. Zasada działania polega na automatycznej regulacji poduszki powietrznej naczynia przy wahaniach ciśnienia wody w zładzie. Przy wzroście objętości wody membrana naczynia ulega rozszerzeniu sprężając poduszkę powietrzną. Po przekroczeniu zadanej wartości ciśnienia zawór elektromagnetyczny czujnika ciśnieniowego otwiera zawór powietrzny i usuwa nadmiar gazu do atmosfery. Spadek objętości wody powoduje z kolei włączenie się kompresora i podwyższenie ciśnienia w przestrzeni gazowej.
Automaty sprężarkowe mają z reguły rozbudowaną automatykę, pozwalając się sterować na odległość jak też przekazywać istotne dane o stanie pracy instalacji i sytuacjach awaryjnych.
Fot. Naczynie wzbiorcze z automatem sprężarkowo-upustowym
Automaty pompowo-upustowe
Nie wymagają zbiorników ciśnieniowych, regulacja ciśnienia wody w zładzie odbywa się za pomocą układu pompy współpracującej z bezciśnieniowym zbiornikiem wyrównawczym. Przy wzroście temperatury (objętości) wody w zładzie, wyłącznik ciśnieniowy załącza pompę stabilizującą, która przepompowuje nadmiar wody do bezciśnieniowego zbiornika. Przy spadku ciśnienia przepływ wody jest odwrotny (ze zbiornika do instalacji). Układy tego typu mogą pełnić rolę centralnego odpowietrzacza i urządzenia uzupełniającego braki, lub straty wody w sieci. Odpowietrzanie następuje już przez obniżenie samego ciśnienia wody w zbiorniku, od ciśnienia roboczego do atmosferycznego (zbiorniki wyrównawcze posiadają wewnątrz membranę workową, dzięki czemu woda nie ma kontaktu z atmosferą). Wydzielone z wody powietrze jest następnie usuwane poprzez separator powietrza w górnej części membrany workowej.
Fot. Naczynie wzbiorcze z automatem pompowo-upustowym
Automaty wzbiorcze w dużych systemach ciepłowniczych wyposażane są dodatkowo w funkcję uzupełniania wody w zładzie. Opcja ta wymaga stałego pomiaru wody w zbiorniku wyrównawczym, co w przypadku zbiorników bezciśnieniowych zamkniętych z membraną workową, nie jest sprawą łatwą. W zależności od stopnia wypełnienia zbiornika woda może bowiem przybierać różne kształty. Jedno z ciekawszych rozwiązań oferuje firma REFLEX. W urządzeniu o nazwie DHA variomat zastosowano tzw. „wagownik”, umożliwiający precyzyjne określenie ilości wody w zbiorniku. Spadek poniżej dopuszczalnej wartości załącza pompę uzupełniającą.