Expanze a dynamické tlaky v otopné soustavě

otopné soustavy

Otázky 2022/8
vedoucí a recenzent rubriky Miloš Bajgar

Otázka:

Dobrý den,
reaguji na skvěle napsaný článek z čísla 2/2020 s názvem „Z topenářské praxe do soudní síně“.
V této souvislosti bych měl dotaz k expanzi a dynamickým tlakům v otopné soustavě – vše je vztaženo ke schématu z onoho článku.

1) Ve Vašem schématu s akumulační nádrží je systém stále propojený s expanzí topného okruhu skrze akumulační nádrž. Jakou výhodu tedy prosím přináší malá kotlová expanze?

2) Proč je u kotlového okruhu expanze za výstupem čerpadla? Dle článku Ing. Bechyně na TZB-info s názvem „Kam umístit expanzní nádobu a čerpadlo v systému ústředního vytápění?“ je toto umístění nevýhodné z pohledu relativního podtlaku. Nicméně někteří výrobci kotlů na pevná paliva to mají ve všech schématech, ale není mi jasné proč (patrně jde o ideová zapojení).

3) Není tím pádem lepší dát čerpadlo topného okruhu na zpátečku do AKU, případně přesunout expanzi za čerpadlo na sání z AKU?

4) V podstatě mne zajímá optimalizace dynamických tlaků v systémech s AKU nádrží.

Mnohokrát děkuji za odpověď.

Odpověď:

Schémata publikovaná v článku „Z topenářské praxe do soudní síně“ jsou, jak jste sám správně zmínil, schémata ideová. Jejich účelem je popsat funkci zařízení a například vysvětlit, co vedlo výrobce kotle k tomu, proč jsou schémata do jisté míry komplikovaná.
V žádném případě nemohou sloužit jako návod pro projektanta nebo topenáře. K tomu nemůže sloužit ani většina schémat od výrobců kotlů nebo krbů s výměníkem tepla. Z hlediska pohledu projektanta jsou v nich častá pochybení nebo nabízena řešení, která nemohou vést k úsporám energie.

Místo připojení tlakové expanzní nádoby vytváří v soustavě tzv. nulový bod. Slovo „nulový“ se používá proto, že je v tomto bodě stejný přetlak jak při chodu oběhového čerpadla, tak i při jeho vypnutí. U soustav s více čerpadly může být nulových bodů více.

I tak zůstává otázka, zda by elektrický ohřev v bojleru nebyl ekonomičtější variantou, než vytápět mimo topnou sezonu v kotli s nadbytečným výkonem, shromažďovat ohřátou vodu v akumulační nádobě s nadbytečným objemem a s ne úměrně vysokými tepelnými ztrátami.

Malá tlaková expanze ve vnitřním okruhu kotle slouží pro případ poměrně dlouhého časového období, kdy otopná voda cirkuluje jen ve vnitřním okruhu kotle. V té době má trojcestný ventil uzavřený přívod vody ze zpátečky. Až při teplotě cca 65 °C na zpátečce, tj. cca 80–85 °C na výstupu z kotle, se otevírá cesta průtoku vody do akumulační nádoby (schéma na obr. 2) a funkci expanze kotlového okruhu
přebírá zcela, nebo z jeho podstatné části, expanze otopné soustavy za akumulační nádobou.

Obr. 2 • Schéma: Kotlový okruh s vyrovnávací nádobou

Do jisté míry může v praxi malá expanze v kotlovém okruhu nějaký čas potlačit nejeden případ, kdy pojistný ventil za kotlem chybí. Jde především o neodborné instalace topenářů pracujících bez projektu, kdy tlaková expanze byla zabezpečovacím zařízením jak kotle, tak i otopné soustavy. Tehdy ovšem musela být napojena hned za kotlem a bez uzávěru. Ne jako dnes, kdy je možné ji jako expanzní zařízení (tedy nikoliv zařízení pojistné) napojit v kterémkoliv místě otopné soustavy.
Bez malé expanze i bez pojistného ventilu, s uzavřeným průtokem do otopné soustavy, dochází po zátopu jak v kotli, tak i v krbovém výměníku tepla k explozi.
Napojovací bod tlakové expanzní nádoby by měl být vždy na sání oběhového čerpadla, jak jste si sám vyhledal na internetu.

Na expanzní potrubí těsně před expanzní nádobu s membránou se podle ČSN 06 0830 „Tepelné soustavy v budovách – Zabezpečovací zařízení“ umísťuje uzávěr, tlakoměr a vypouštěcí armatura. Ta z důvodu možnosti kontroly tlaku plynu v nádobě, bez nutnosti vypouštět celou soustavu. U mnoha otopných soustav tyto armatury chybí. Uzávěr u expanze musí být za provozu otevřen a musí být vizuálně kontrolovatelný. Často bývá ovládací klička od otevřeného kulového kohoutu za provozu zavěšena v blízkosti expanze.

Poslední dotaz se týká umístění oběhového čerpadla otopné soustavy. Čerpadlo může být jak v přívodním, tak i ve zpětném potrubí, s napojením tlakové expanze na straně sání čerpadla, ale vždy za regulační armaturou zajišťující směšovací funkci, nikoliv před ní.