Expanzní nádoba, jakou zvolit

Princip a konstrukce

Moderní tlakové expanzní nádoby jsou převážně membránového (diafragmového) typu. Uvnitř ocelového (nebo v některých provedeních i nerezového) pláště je pružná membrána nebo vak, který dělí nádobu na „vodní“ a „plynovou“ část. Plynová část je z výroby obvykle natlakována (tzv. předtlak nebo předdobití) dusíkem či vzduchem přes ventilek (podobně jako u pneumatik). Když se voda v topném okruhu zahřeje a expanduje, její přebytečný objem ve vodní části stlačí plynovou část a vzniklý vyšší tlak plynu pak vytlačí vodu nazpět, jakmile vychladne. Tím udržuje stálý tlak v celém okruhu.

Konstrukčně jednoduché s několika klíčovými faktory :

• Plášť: ocelový svařovaný nebo lisovaný; větší objemy bývají s nožkami a tlakovými přírubami. Povrchově se běžně používá epoxidový nátěr nebo práškové lakování pro odolnost proti korozi.
• Membrána / vak: běžné materiály jsou butyl (u menších nádob) a EPDM (častěji u větších). Butyl má dobrou plynotěsnost; EPDM má vyšší tepelnou odolnost a lepší životnost. Někteří výrobci používají výměnné vaky (u středních a větších nádob). 
• Připojení: závitové / přírubové podle velikosti; z výroby je plynová část natlakována na určitou hodnotu (předdobití). 

Tlaková odolnost a rozdělení použití 

• Topení / uzavřené otopné soustavy: běžné provozní přetlakové řady jsou 6 bar / 10 bar (dle konstrukce a aplikace). Nádoby pro otopné systémy (Reflex N, Flamco Baseflex apod.) mají typicky max. provozní tlak 6 bar pro běžné použití; průmyslové provedení až 10–16 bar. Povrchové úpravy: epoxid/žárový zinek/komaxit podle výrobce. 
• Pitná voda (zásobníky, tlakovací soustavy): nádoby určené pro pitnou vodu (např. Refix u Reflexu) mají antikorozní styčné prvky, vnitřní povrch z potravinářského materiálu a musí být schválené pro styk s pitnou vodou. U pitné vody se provádí průtočné zapojení. Průtočná armatura (např. Reflex Flowjet) zajišťuje, že část oběžné vody je nuceně vedena přes vodní část nádoby a dochází tak k pravidelné obměně vody uvnitř vaku. To je zvláště důležité u systémů pitné vody pro omezení množení mikroorganismů. 

Jaký objem nádoby zvolit - výpočet

Rozměr expanzní nádoby je dán potřebou pojmout přebytečný objem vody vzniklý při ohřevu soustavy ze vstupní teploty na maximální. Standardní výpočet  tlakové expanzní nádoby se provádí podle ČSN 06 0830 a stanovuje se ze zvětšení objemu vody v celé soustavě při ohřátí z 10 °C na maximální požadovanou teplotu vody v soustavě.

Ve [l] =   V x Δv x 1,3 x (Psv +1)  /  (Psv - Pst)

Ve - nejmenší potřebná velikost expanzní nádoby v litrech
V - objem soustavy  v litrech
Δv - zvětšení měrného objemu vody pro  ohřev z 10 °C na max. požadovanou teplotu
Psv - otevírací přetlak pojišťovacího ventilu v bar
Pst - min. požadovaný provozní tlak v kotelně v bar, (min. tlak výrobce kotle porovnáme s hodnotou převýšení nejvyššího bodu otopné soustavy nad expanzní nádobou [m]/10. Vezmeme vyšší hodnotu z obou čísel a zvětšíme ji o 0,2.

1,3 - součinitel bezpečnosti

Z řady expanzních nádob vybereme nejbližší vyšší velikost. Nejpozději před napuštěním otopné soustavy upravíme tlak v expanzní nádobě z přednastaveného tlaku na velikost Pst , napustíme otopnou soustavu studenou vodou a po odvzdušnění nastavíme tlak na Pst + 0,2.

Údržba

Expanzní nádoby je třeba minimálně jedenkrát ročně zkontrolovat. Tzn. nádobu odpojit od soustavy, případně oddělit uzavírací armaturou a vypustit z ní vodu. Změřit tlak plynu a případně jej upravit. 

Přehled nejběžnějších expanzních nádob 

Reflex, topné, solární a chladicí vodní soustavy

Řada N (bílá, šedá) - zalisovaná membrána 

• Objemy: od 8 litrů do 1000 litrů.
• Maximální tlak:  4 / 6 bar.
• Maximální teplota systému: 120 °C, maximální provozní teplota na membráně je 70 °C.
• Předtlak z výroby: 1,5 bar.

Řada C / F (bílá, šedá) ploché provedení, snadná montáž na konzoli

• Objemy: od 8 litrů do 80 litrů.
• Maximální tlak: 3 bar
• Předtlak z výroby: 1 bar

Řada G (šedá)  výměnná membrána ve formě vaku

• Objemy: od 100 litrů do 5000 litrů
• Maximální tlak:  6 / 16 bar
• Předtlak z výroby: 2 - 3,5 bar

Řada S (šedá)  pro solární systémy a obzvláště pro vysoké koncentrace nemrznoucích přísad

• Objemy: od 2 litrů do 600 litrů
• Maximální tlak: 10 bar
• Předtlak z výroby: 0,5 - 3 bary

Řada SL (šedá) - štíhlý typ konstrukce, ideální pro použití v omezených stavebních prostorách

• Objemy: od 180 litrů do 320 litrů
• Maximální tlak: 6 bar
• Předtlak z výroby: 1,5 bar

Řada NGV (šedá) - s membránou NGV pro použití s tepelnými čerpadly a chladicí systémy 

• Objemy: od 8 litrů do 140 litrů
• Maximální tlak: 6 bar
• Předtlak z výroby: 1,5 bar

Refix - pro systémy pitné vody,  průtočné 

Řada DD (bílá, zelená) - připojení z nerezové oceli, splňuje vysoké hygienické požadavky

• Objemy: od 8 litrů do 33 litrů
• Maximální tlak:  10 / 25 bar
• Maximální teplota systému: 70°C, maximální provozní teplota na membráně je 70 °C
• Předtlak z výroby: 4 bary

Řada DT (zelená) - splňuje vysoké hygienické požadavky

• Objemy: od 60 litrů do 3000 litrů
• Maximální tlak:  10 / 16 bar
• Maximální teplota systému: 70°C, maximální provozní teplota na membráně je 70 °C
• Předtlak z výroby: 2 - 4 bary
  

Shrnutí / doporučení pro realizaci

1. Vždy spočítat reálný objem vody v soustavě a podle tabulkového koeficientu spočítat expanzi; následně aplikovat korekce dle tlaků a zvolit větší katalogovou velikost.
2. U systémů s pitnou vodou zvolit nádobu schválenou pro pitnou vodu (např. Refix) a instalačně osadit průtočnou armaturu (Flowjet) k pravidelné obměně vody.
3. Před uvedením do provozu upravit přetlak plynné části podle výškového rozdílu a požadavků kotle, po napuštění provést odvzdušnění a finální korekci + 0,2 bar. 
4. zvolit tlakové provedení odpovídající maximálnímu provoznímu přetlaku a bezpečnostním prvkům