Artykuł sponsorowany

Budowanie relacji w instalacji grzewczej - ciśnienie

 IMI Hydronic Engineering  |  07.08.2020
Budowanie relacji w instalacji grzewczej - ciśnienie
Budowanie relacji w instalacji grzewczej - ciśnienie
IMI Hydronic Engineering

Żywotność armatury wchodzącej w skład instalacji grzewczej jest zależna od jakości czynnika grzewczego.

Zaniedbania w zakresie jakości wody niosą za sobą wiele negatywnych skutków. Kawitacja, erozja, uderzenia hydrauliczne, hałaśliwa pracy instalacji, czy zmniejszenie wydajności odbiorników końcowych to tylko kilka przykładów, które stanowią potwierdzenie jak niebezpieczne są krążące w instalacji powietrze czy zanieczyszczenia. Poza ograniczeniem funkcjonalności i trwałości elementów instalacji dochodzi również do wzrostu kosztów utrzymania, ze względu na większy pobór energii elektrycznej. Z powodu zwiększonej chropowatości ścianek wewnętrznych przewodów pompy obiegowe muszą pokonać wyższe straty ciśnienia, w wyniku czego pobierają więcej prądu dla zachowania projektowych parametrów pracy instalacji.

Jak zatem zadbać o wysoką jakość czynnika w instalacji grzewczej?

Odpowiedź na to pytanie została pośrednio zawarta w tytule danego artykułu. Sposobem na utrzymanie wysokiej jakości medium jest bowiem budowanie relacji w instalacji grzewczej. Relacja ta dotyczy trzech zmiennych:

  • ciśnienia,
  • powietrza,
  • zanieczyszczeń.

Dobra relacja w instalacji to taka relacja ciśnienia-powietrza-zanieczyszczeń, która umożliwia swobodny (projektowy) przepływ nośnika ciepła pomiędzy źródłem ciepła a grzejnikami. Tak, jak w relacjach międzyludzkich: kiedy mamy dobre relacje z drugim człowiekiem ciepło i pozytywne emocje przepływają pomiędzy nami swobodnie. Gdy napotykamy jednak na pewien „opór” może dojść do pogorszenia naszego kontaktu. W związku z tym ważne jest wczesne reagowanie na występujące utrudnienia zarówno pomiędzy nami, jak i w instalacji centralnego ogrzewania.

Oporem w odniesieniu do instalacji grzewczej są krążące w systemie cząsteczki powietrza oraz zanieczyszczeń, których obecność utrudnia bądź całkowicie ogranicza wymianę ciepła w systemie.

Ciśnienie, powietrze oraz zanieczyszczenia, pomimo różnych właściwości fizyczno-chemicznych wzajemnie na siebie wpływają, co przekłada się na to, że zaburzenia w zakresie jednego afektują zmianą w kolejnych.

W związku z tym relacja ciśnienie-powietrze-zanieczyszczenia wymaga szerokiej analizy w celu minimalizacji ryzyka pogorszenia się relacji w instalacji grzewczej.

Każda ze składowych dobrej relacji w instalacji grzewczej zostanie omówiona w ramach odrębnego artykułu. W danej publikacji zostaną przedstawione naczynia wzbiorcze, które odpowiadają za dobre relacje pod kątem utrzymania ciśnienia.

Druga część artykułu „Budowanie relacji w instalacji grzewczej” dotycząca usuwania cząstek powietrza jest dostępna pod adresem >>

Trzecia część artykułu „Budowanie relacji w instalacji grzewczej” dotycząca usuwania zanieczyszczeń jest dostępna pod adresem >>


Budowanie relacji w instalacji grzewczej - ciśnienie 

Układ utrzymania ciśnienia jest jedną z najważniejszych części składowych instalacji wodnych. Jest on zintegrowany z każdym systemem grzewczym, w którym dochodzi do zmiany temperatury krążącego medium.

Wśród elementów wchodzących w skład układu utrzymania ciśnienia wyróżnia się:

  • naczynie wzbiorcze,
  • zawór bezpieczeństwa,
  • rurę wzbiorczą,
  • zabezpieczenie źródła ciepła przed przekroczeniem dopuszczalnej temperatury,
  • zabezpieczenie kotła przed zbyt niskim poziomem wody,
  • osprzęt: armaturę odpowietrzającą oraz spustową.

W ramach danego artykułu zostaną omówione przeponowe naczynia wzbiorcze, które pełnią funkcję zabezpieczenia I-go stopnia.

Dwie kluczowe funkcje naczynia wzbiorczego

Pierwszym i głównym zadaniem naczynia wzbiorczego jest dbanie o nadciśnienie w każdym miejscu instalacji.

W szczególności dotyczy to najwyższych punktów systemu grzewczego, które są miejscem montażu automatycznych odpowietrzników. W warunkach podciśnienia instalacja „zasysa” powietrze z zewnątrz do jej wnętrza, w wyniku czego dochodzi do intensyfikacji wielu negatywnych procesów, prowadzących do uszkodzenia sieci przewodów oraz armatury grzewczej. W związku z tym utrzymanie ciśnienia na minimalnym poziomie równym 0,3 bar, wg normy PN-EN-12828, jest niezbędne w celu zapobiegania przedostawaniu się tlenu oraz azotu do instalacji hydraulicznej.

Drugą, kluczową funkcją jest zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem ciśnienia w układzie grzewczym.

W wyniku rozszerzalności cieplnej, tj. podczas podgrzewania wody instalacyjnej powstaje objętościowa nadwyżka czynnika. W trakcie prawidłowej pracy instalacji grzewczej dana nadwyżka jest kompensowana poprzez poduszkę powietrzną naczynia wzbiorczego, dzięki czemu nie dochodzi do przekroczenia granicznej wartości ciśnienia w instalacji. W przeciwnym razie zawór bezpieczeństwa otwiera się, powodując niekontrolowany wypływ czynnika i spadek ciśnienia w instalacji. Po obniżeniu temperatury medium grzewczego w systemie powstaje deficyt wody, który aktywuje automatyczne odpowietrzniki do wyrównania ciśnienia instalacji za pośrednictwem powietrza z zewnątrz oraz użytkownika do uzupełniania ubytków za pomocą odpowiednich układów. Dobór naczynia wzbiorczego jest więc ściśle związany z doborem zabezpieczenia instalacji II-go stopnia - zaworami bezpieczeństwa, w związku z czym konieczne jest poprawne określenie wartości ciśnień w celu zapewnienia bezawaryjnej pracy systemu.

Poniższy rysunek, zgodnie z normą PN-EN-12828, przedstawia zakres wartości ciśnienia, określanych przy projektowaniu naczynia wzbiorczego oraz zaworu bezpieczeństwa w instalacji hydraulicznej.

 

Oznaczenia wartości ciśnienia wg PN-EN-12828

Rys. 1. Oznaczenia wartości ciśnienia wg PN-EN-12828: 

pst (Hst) - ciśnienie statyczne

p0 - ciśnienie początkowe - do ustawienia w naczyniu wzbiorczym

pa - ciśnienie napełnienia - do ustawienia w naczyniu wzbiorczym

pe - ciśnienie końcowe 

Ppo (psvs) - ciśnienie otwarcia zaworu bezpieczeństwa 

 

Czy prawidłowo zadane wartości ciśnienia w instalacji gwarantują jej niezawodną pracę w trakcie całego okresu eksploatacji?

Okazuje się, że ciśnienie po stronie poduszki powietrznej ulega zmniejszeniu w wyniku dyfuzji gazów przez przeponę naczynia wzbiorczego. W związku z tym bardzo istotne jest rozważenie takich parametrów technicznych naczyń wzbiorczych, które eliminują ryzyko nieprawidłowego funkcjonowania instalacji.

10 cech niezawodnego przeponowego naczynia wzbiorczego

1.  Właściwe ciśnienie poduszki gazowej

Zgodnie z omówionymi funkcjami naczyń wzbiorczych do prawidłowej pracy instalacji niezbędne jest poprawne określenie ciśnienia poduszki gazowej, która kompensuje nadwyżki czynnika grzewczego w przypadku podgrzewania. W momencie, gdy dobrane i zamontowane naczynie wzbiorcze jest za małe, rozszerzająca się woda nie znajduje ujścia, w wyniku czego dochodzi do wzrostu ciśnienia i otwarcia zaworu bezpieczeństwa.

Właściwe ciśnienie poduszki gazowej

Szybkiego i bezbłędnego doboru ciśnienia poduszki gazowej, zgodnie z wytycznymi z norm krajowych oraz europejskich, można dokonać w oparciu o kalkulator dostępny pod adresem >>

Wśród najważniejszych zalet danego arkusza można wyróżnić:

  • kompletny dobór układu utrzymania ciśnienia, zgodny z obowiązującymi normami,
  • możliwość wygenerowania doboru w formie przejrzystej karty obliczeń,
  • gwarancję poprawności wyników, a poprzez to brak problemów z odbiorem urządzenia ciśnieniowego przez UDT.​

2.    Właściwa rezerwa eksploatacyjna

Kryterium rezerwy wody odnosi się do takiej zawartości wody w naczyniu wzbiorczym, która będzie wystarczająca dla pokrycia ubytków eksploatacyjnych, występujących przy odpowietrzaniu grzejników oraz przy innych pracach konserwacyjnych instalacji, np. czyszczeniu filtrów. Odpowiednia rezerwa wody gwarantuje bezpieczeństwo eksploatacji systemu grzewczego, bez konieczności uzupełniania wody instalacyjnej pomiędzy przeglądami.

Norma PN-EN-12828 określa minimalną wartość rezerwy eksploatacyjnej, która musi być zapewniona w ramach naczynia wzbiorczego. Minimalna objętość rezerwy w naczyniu to 0,5% całkowitego zładu w instalacji, ale nie mniej niż 3 litry. Wpływ na dany parametr ma ciśnienie napełnienia instalacji pa, które powinno być wyznaczone zgodnie z założeniami normy.

3.    Przepona wykonana z butylu (IIR)

Trwałość i niezawodność przepony w naczyniu wzbiorczym możemy określić w oparciu o współczynnik przepuszczania Q, który wskazuje w jakim stopniu powietrze przenika przez membranę w zależności od zastosowanego materiału.

Większość naczyń wzbiorczych, które są oferowane na rynku, jest wyposażona w membranę z wulkanizowanego elastomeru EPDM, ze względu na jego wysoką elastyczność. Pomimo tej korzyści jednak dany materiał cechuje bardzo duża liczba porów, które ułatwiają dyfuzję gazów z zewnątrz do wnętrza instalacji. W związku z tym najlepszym materiałem, do stosowania w naczyniach wzbiorczych, jest butyl.

Typ elastomeru

IIR (butyl)

NBR

SBR

NR

EPDM

Współczynnik przepuszczania Q

20 

75 

150 

250 

>250 

Tab. 1. Współczynnik przepuszczania Q elastomerów stosowanych w naczyniach wybiórczych w temperaturze 60°C, zgodnie z DIN 53536 dla powietrza.

Butyl (IIR) jest najbardziej odpornym na dyfuzję elastomerem, dla którego współczynnik przepuszczenia Q jest równy 20. W porównaniu z EPDM, stosowanym w najtańszych modelach naczyń wzbiorczych, można zobaczyć 12-krotną różnicę (tab. 1). Dana wartość przekłada się na fakt, iż naczynia wzbiorcze z membraną butylową wykazują mierzalną utratę ciśnienia dopiero po kilku latach eksploatacji.

4.    Wysoka szczelność potwierdzona niezależnymi badaniami

W zależności od konstrukcji oraz typu materiału zastosowanego jako przepona w naczyniu wzbiorczym występują różne roczne utraty ciśnienia wstępnego na skutek dyfuzji powietrza.

Roczna utrata ciśnienia wstępnego, podczas pracy naczynia wzbiorczego

Rys. 2. Roczna utrata ciśnienia wstępnego, podczas pracy naczynia wzbiorczego, źródło: Badania na Uniwersytecie Karel de Grote.

Zgodnie z badaniem szczelności naczyń wzbiorczych, przeprowadzonym na Uniwersytecie Karel de Grote (rys. 2), 7 na 8 badanych modeli naczyń wzbiorczych wymaga sprawdzenia i uzupełnienia powietrza przynajmniej raz do roku (a w niektórych przypadkach nawet częściej).

W połączeniu z nieprawidłową eksploatacją i uzupełnianiem ubytków ciśnienia w sposób nieprawidłowy tj. za pomocą układów uzupełniania wody, naczynie wzbiorcze coraz bardziej wypełnia się wodą, a malejąca poduszka gazowa skutkuje zmniejszeniem się pojemności użytkowej naczynia. W efekcie układ utrzymania ciśnienia nie spełnia dwóch podstawowych funkcji i instalacja grzewcza pracuje w sposób niestabilny oraz niebezpieczny.

Zgodnie z danymi zawartymi na rys. 2 roczna utrata ciśnienia wstępnego w instalacji, w wyróżniającym się naczyniu wzbiorczym marki IMI Pneumatex wynosi 3,29%, przy średniej dla urządzeń konkurencji równej 17%. Oznacza to, iż po upływie 3 lat w konkurencyjnych naczyniach wzbiorczych gazowa poduszka powietrzna zostanie pozbawiona 50% projektowanej ilości gazu, w przeciwieństwie do butylowej, która po danym okresie pozostanie niemalże taka sama.

5.    Woda instalacyjna wewnątrz worka

Dodatkowym zabezpieczeniem przeponowego naczynia wzbiorczego jest odpowiednia konstrukcja samego worka. Worek, który jest złożony z dwóch zespolonych ze sobą części uniemożliwia kontakt medium grzewczego ze ściankami naczynia, dzięki czemu eliminuje ryzyko wystąpienia korozji.

W tradycyjnym, membranowym naczyniu wzbiorczym część wodna (oddzielona od części powietrznej za pomocą membrany) ma kontakt ze ściankami naczynia, co wpływa na zwiększoną awaryjność danego urządzenia.

6.    Wymienny worek butylowy

Ogromną zaletą naczynia wzbiorczego, na przykład typu Statico SG, z przeponą w postaci butylowego worka jest wygoda eksploatacji. W przypadku uszkodzenia worka istnieje możliwość jego wymiany, w oparciu o istniejący stalowy zasobnik. Dana wartość wpływa na niskie koszty (ewentualnych) napraw w trakcie eksploatacji instalacji grzewczej.

7.    Spawana konstrukcja

W kwestii szczelności części powietrznej oraz wodnej decydujące znaczenie odgrywa również sposób połączenia elementów naczynia. Najtrwalszym eksploatacyjnie rozwiązaniem jest połączenie spawane, ze szczelnie zamocowanym workiem w miejscu podłączenia naczynia.

Typowe naczynia wzbiorcze są łączone poprzez zaprasowywanie blachy, w wyniku czego membrana z elastomeru EPDM, na linii mocowania w ściance naczynia, ciągle pracuje i powstające „zmęczenie materiału” prowadzi do jej uszkodzeni. Wiąże się to z koniecznością wymiany całego naczynia wzbiorczego na nowe.

8.    5 lat gwarancji

Zgodnie z wcześniejszymi punktami, najbardziej odpornym na dyfuzję gazów elastomerem jest butyl. Jego trwałość i niezawodność potwierdza również branża motoryzacyjna, w której ma on zastosowanie przy produkcji dętek i opon samochodowych. Wykazywana żywotność na poziomie 30 lat (bądź dłużej), w odniesieniu do instalacji grzewczej daje pewność utrzymania projektowanych parametrów pracy w całym okresie użytkowania instalacji.

W związku z potwierdzoną (wielobranżowo) niezawodnością worka butylowego, w modelach z jego wykorzystaniem uzyskuje się 5-letnią gwarancję (u wybranych producentów). Pod kątem eksploatacji takie naczynie wzbiorcze wymaga kontroli i ewentualnego dopompowania tylko raz na 5 lat. Oznacza to 6 wizyt serwisowych w ciągu 30 lat i niskie koszty eksploatacji takiego naczynia oraz całej instalacji.

9.    Właściwy montaż

W celu zapewnienia nadciśnienia w każdym punkcie instalacji, poprzez ustawienie ciśnienia wstępnego po stronie poduszki gazowej, należy pamiętać o właściwym miejscu usytuowania punktu zerowego instalacji.

W tym miejscu statyczne oraz całkowite ciśnienie są zawsze stałe, niezależne od działania pomp obiegowych. Umiejscowienie punktu zerowego powinno być tak wybrane, aby ciśnienie po stronie ssawnej pomp obiegowych było wystarczające do ich działania tzn. zabezpieczające przed kawitacją i utrzymujące obciążenie temperaturowe przepony naczynia zbiorczego na minimalnym poziomie. Punkt napełniania powinien znajdować się między punktem podłączenia naczynia zbiorczego i wlotu do pompy obiegowej.

Zalecany punkt podłączenia naczynia zbiorczego do instalacji pokazano na rys. 3. 

Dzięki takiej konfiguracji ciśnienie w punkcie podłączenia naczynia wzbiorczego jest zawsze takie, jak ciśnienie po stronie poduszki gazowej.

 

Właściwy montaż


Rys. 3. Schemat instalacji z wymiennikiem ciepła, z zastosowaniem naczynia wzbiorczego Statico SD marki IMI Hydronic Engineering.

Pozostałe oznaczenia:

DLV – Zabezpieczony przed przypadkowym zamknięciem zawór kulowy odcinający do naczyń rozszerzalnościowych

DSV…H – zawór bezpieczeństwa

H/TH – Manometr H, Termomanometr TH do Kontroli ciśnienia napełnienia (TH i temperatury) w naczyniach wzbiorczych

Pleno PI – system uzupełniania ubytków wody

Q – źródło ciepła

TAZ- Ogranicznik temperatury bezpieczeństwa, Czujnik temperatury bezpieczeństwa

ZCD+ZCHM – Separator do oddzielania osadu i magnetytu w każdej instalacji, w głównym obiegu zwrotnym, prowadzącym do źródła ciepła.

ZUT - Szybki odpowietrznik Zeparo ZUT w każdym punkcie szczytowym do odpowietrzania przy napełnianiu i napowietrzania przy opróżnianiu.

ZUVL – separator mikropęcherzykowy na głównym rurociągu przed pompą cyrkulacyjną

 

10. Kompleksowe podejście – asortyment uzupełniający

Kompleksowe podejście do niezawodnego układu utrzymania ciśnienia obejmuje asortyment uzupełniający w postaci: zaworów odcinających, manometrów, termomanometrów, stóp montażowych, mocowania do zawieszenia czy uchwytów transportowych.

Bardzo często zapomina się o instalowaniu specjalnych zaworów odcinająco-spustowych, co dyskwalifikuje możliwość wykonania pomiaru ciśnienia poduszki gazowej.

Wyposażenia fabryczne oraz opcjonalne naczyń wzbiorczych ma wpływ na stabilność pracy systemu, w związku z czym warto wyposażać instalację oraz naczynia wzbiorcze w takie elementy uzupełniające, które stanowią gwarancję jakości.

Dzięki zastosowaniu powyższych rozwiązań budujemy dobre relacje w instalacji grzewczej. Firma odpowiadająca za utrzymanie instalacji  ma pewność, że eliminuje występowanie awarii wywołanych zapowietrzeniem i zanieczyszczeniami, a administrator budynku obniża koszty eksploatacyjne budynku poprzez brak wydatków na nieplanowane wizyty serwisowe.

IMI PNEUMATEX STATICO

Marką, której naczynia wzbiorcze spełniają wszystkie z przedstawionych kryteriów jakości, jest IMI Hydronic Engineering. Genialnie prosta konstrukcja, solidna budowa oraz działanie bez dodatkowej energii pomocniczej sprawiają, że naczynia wzbiorcze Statico są najczęściej stosowanym rodzajem utrzymania ciśnienia w instalacjach centralnego ogrzewania budownictwa mieszkaniowego.

Podsumowanie

Promowane prawidłowego stylu projektowania, wykonawstwa i eksploatacji instalacji, opartych na wzajemnej współpracy podmiotów procesu inwestycyjnego ze spółdzielnią mieszkaniową, przynosi długotrwały pozytywny efekt w postaci zmiany jakościowej instalacji hydraulicznych oraz oszczędności finansowych.

System utrzymania ciśnienia to pierwszy, podstawowy krok w kierunku budowania dobrych relacji w instalacji, którego jakość przekłada się proporcjonalnie na jakość czynnika grzewczego.

Na rynku jest dostępnych wiele produktów, tańszych w zakupie, które jednocześnie są droższe w eksploatacji. W związku z tym świadomy wybór produktu, oparty na omówionych aspektach merytorycznych, stanowi o racjonalności wyboru określonej armatury.

Niech treść niniejszego artykułu skłoni czytelnika do refleksji nad ścisłą zależnością rozkładu ciśnienia w instalacji od właściwie zaprojektowanego, zamontowanego i uruchomionego układu utrzymania ciśnienia, które razem tworzą dobrą relację pozbawioną powietrza, procesów korozyjnych oraz szlamu, o których szerzej mówimy w drugiej oraz trzeciej części artykułu nt. Budowania dobrych relacji w instalacji.

Druga część artykułu „Budowanie relacji w instalacji grzewczej” dotycząca usuwania cząstek powietrza jest dostępna pod adresem >>

Trzecia część artykułu „Budowanie relacji w instalacji grzewczej” dotycząca usuwania zanieczyszczeń jest dostępna pod adresem >>

 

Autor:

Paulina Krystianik

Inżynier Sprzedaży

IMI Hydronic Engineering

IMI Hydronic

IMI International Sp. z o.o.

32-300 Olkusz, Olewin 50A

tel. 32 75 88 200, fax 32 75 88 200

www.imi-hydronic.com

Godziny pracy Biura​ Obsługi Klienta 8.00 - 16.00

Literatura

Pozycje książkowe:

B.Babiarz, W. Szymański, Ogrzewnictwo, Rzeszów 2012, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej

K.Mizielińska, J.Olszak, Gazowe i olejowe źródła ciepła małej mocy, Warszawa 2011, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej

R.Petitjean, Total Hydronic Balancing, IMI Hydronic Engineering, Belgium 2012

Materiały reklamowe i informacyjne IMI Hydronic Engineering

 

[imi hydronic engineering,budowanie relacji w instalacji grzewczej,ciśnienie,ciśneinie w instalacji grzewczej,imi pneumatex statico]

Komentarze

(0)
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Administrator24.info... dowiedz się więcej »
7-8/2020

Aktualny numer:

Administrator 7-8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Zmiany w Prawie budowlanym
  • - Wyrok eksmisyjny w SM
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

masz wiadomość

 

Mamy dla Ciebie prezent

zapisz się na newsletter i otrzymuj
na bieżąco informacje
o nowościach naszego portalu,
a w prezencie otrzymasz

BEZPŁATNY numer "Administrator i Menedżer Nieruchomości"

Zapisuję się na newsletter

Jeżeli właściciele lokali przeznaczyli środki zgromadzone na funduszu remontowym na inny cel niż wcześniej deklarowany:

Produkty i technologie

Porady eksperta (video)

Wyświetleń: 19673|Ocena: 3.0
Wyświetleń: 16912|Ocena: 1.5
Wyświetleń: 12023|Ocena: 1.0
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl