Typy a konstrukční vlastnosti vzduchových kolektorů pro topné systémy
Při provozu otopných soustav pronikají do nosičů tepla vzduchové bubliny, které mohou způsobit poruchy cirkulace. Přebytek kyslíku se stává jednou z dalších podmínek pro vznik koroze v potrubí, takže vzduch musí být ze systémů odstraněn. Aby se takovým negativním projevům zabránilo, jsou instalovány vzduchové kolektory otopných systémů, které mají speciální ventily, kterými se čas od času uvolňuje nahromaděný vzduch.
Designové vlastnosti a funkčnost
Sběrače vzduchu svým tvarem představují nádoby s:
- ploché dno;
- eliptické svařované dno.
Horní dno je uspořádáno hluché, na spodní jsou přivařeny dvě trubky – nosič tepla je přiváděn a odváděn přes jednu, vzduch je odváděn přes druhou.
Podle konstrukčních prvků a možností umístění jsou vzduchové kolektory topných systémů:
Vzduch z nich lze uvolňovat dvěma způsoby:
Zařízení vertikálního a horizontálního typu se liší místem instalace na potrubí topného systému. Horizontální vzduchový kolektor je instalován v nejvyšším horizontálním bodě a vertikální – v nejvyšším vertikálním bodě systému.
Druhý typ zařízení zabírá méně místa a je považován za pohodlnější pro své zaměstnance. A model horizontálního typu je vhodnější pro sledování parametrů a servis tlakoměrů a dalších zařízení na něm umístěných.
Typy potrubních systémů
Podle principu fungování systému odsávání vzduchu existují dva typy.
Automatické
Tato možnost se snadno používá, během provozu nevzniká potřeba pravidelné údržby. Tyto vzduchojemy mají výfukový ventil a k ovládání se využívá hydrostatický tlak generovaný uvnitř. Uvolnění v automatickém režimu je založeno na skutečnosti, že vzduch, který je uvnitř sběrače vzduchu, snižuje hladinu plováku v komoře a v určitém okamžiku opouští otvor, za jehož otevření je ventil zodpovědný. Poté se ventil pod vlivem tlaku nosiče tepla opět uzavře.
Manuál
V tomto případě je vzduch vypouštěn pomocí ventilu, který je v odhadovaný čas otevřený, což zajišťuje odvod vzduchu z celého topného systému.
Kolektory vzduchu jsou průtokové a neproudové.
Tekoucí
Průtokový vzduchový kolektor je zabudován do topného potrubního systému. Jeho hlavní výhoda spočívá v tom, že v důsledku pohybu nosiče tepla je vzduch nedobrovolně vytlačován ven do horní zóny nádoby. V takovýchto vodorovných konstrukcích navíc voda nezamrzá ani při velkých mrazech, což umožňuje instalaci vzduchového kolektoru do venkovního topného systému. Velikost průtočného vzduchového kolektoru je mnohem větší než hlavní potrubí, což umožňuje koncentraci vzduchu v jeho horní části.
Vzduchové kolektory průtokového typu
Netekoucí
Tato možnost se montuje s potrubím pomocí samostatného výstupu. Ve stojatém sběrači vzduchu se vzduchové bubliny mohou vznášet kolem větve vedoucí do oblasti sběru vzduchu.
Princip oddělení chladicí kapaliny a vzduchu
Vzduchové bubliny ve vodě s ní nereagují, ale vytvářejí mechanickou směs, která se od okamžiku zpomalení proudění začne rozkládat na složky. Na tomto principu funguje separační zařízení.
Vertikální oddělovač
U dvoutrubkového topného systému se doporučuje použít vertikální separátor. Nainstalujte jej na horní část hlavní stoupačky. Princip činnosti je založen na gravitaci: nosič tepla, vyvolaný silou tepelné konvekce nebo pracovní čerpací jednotkou, začíná stoupat podél stoupačky umístěné svisle. Po dosažení horního segmentu systému voda zpomalí svůj pohyb natolik, že z ní začnou vystupovat vzduchové bubliny.
Konstrukčně vertikální kolektor vzduchu připomíná jednoduchou expanzní nádobu. U uzavřených systémů, které nemají schopnost komunikace s atmosférou, se považuje za doplňkový prvek k membráně, která se obvykle instaluje zespodu, v blízkosti kotle. Jeho objem zůstává částečně prázdný, kde se hromadí vzduch. Horní kryty utěsněných nádrží mají kohouty, kterými je odváděn vzduch. Často místo takových kohoutků jsou instalovány vypouštěcí ventily, které pracují v automatickém režimu.
Horizontální oddělovač
V jednotrubkových systémech se spodním vedením by měly být instalovány horizontální oddělovače. Princip fungování takových zařízení je založen na hydrodynamických zákonech: od změny průměru potrubí směrem ke zvýšení se rychlost proudění snižuje.
Hlavním rozdílem od vertikálního typu je, že separátor je zcela naplněn vodou a zde se projevuje jeho hlavní nevýhoda – není místo pro hromadění vzduchových mas. V nejvyšším bodě takového separátoru je zakřivená trubka, pro kterou se často nazývá “gander”. Konec takto tvarovaného trubkového prvku je opatřen sestupným ventilem.
V jádru jsou všechny výměníky tepla horizontální lapače vzduchových bublin. Proudění vody v nich se zpomaluje, a to je usnadněno nejen zvětšením objemu, ale také tvary připevněnými k radiátorům, aby se zlepšil přenos tepla. Z toho můžeme usoudit, že vybavení radiátorů kohoutky, kterými se odvádí vzduch, nemá malý význam.
Pokud je vertikální sběrač vzduchu umístěn na nejvyšším článku otopné soustavy, lze horizontální namontovat na libovolné místo – před nebo za kotel.
V případě, že se nosič tepla pohybuje pod vlivem oběhového čerpadla, doporučuje se instalovat před kotel horizontální oddělovač. Výkon jednotky pro čerpání vody bude s největší pravděpodobností zcela stačit na vytlačení většiny vzduchu nejen z hlavních potrubí, ale také z radiátorů. Zde je však třeba poznamenat, že směs vody a vzduchu pro samotné čerpadlo může být nebezpečná.
Vlastnosti odstraňování vzduchu z topných systémů
Důležitým bodem při „odvzdušnění“ systému je přesné určení místa, kde se vzduch nashromáždil. Na základě toho se k jeho odstranění používá jedna nebo druhá metoda.
V topných systémech různých typů se vzduch může hromadit na dvou místech – radiátorech a potrubí. Zátky v potrubí se zpravidla vytvářejí ve vzdálených stoupačkách, kde je rozdíl tlaků mezi dodávaným nosičem tepla a vratným nosičem minimální. V radiátoru se může vzduch shromažďovat v horním rohu naproti místu připojení přívodu.
Před zahájením práce se ujistěte, že jsou všechny kohouty stoupačky a radiátoru otevřené. V případě, že stoupačka umístěná u radiátoru má propojku propojující přívod a zpátečku obcházející radiátor, musíte nejprve zkontrolovat toto konkrétní místo. V případě, že je radiátor studený a propojka je zahřátá, pak se v radiátoru nahromadil vzduch. Když ale jumper ochladí ruku, můžeme s jistotou konstatovat, že přestala fungovat celá stoupačka.
Když takový jumper není k dispozici, je nutné porovnat teplotu nosiče na přívodu a zpátečce. Když jsou obě hodnoty stejné, lze problém hledat se stejným úspěchem nejen ve stoupačce, ale také v radiátoru. V takové situaci je v první řadě nutné odvzdušnit radiátor.
V případě, že přiváděná voda byla teplejší, je třeba hledat nahromaděný vzduch v radiátoru. Způsobí to poruchu celé stoupačky.
Ze všech prvků topného systému se vzduch nejčastěji shromažďuje v radiátorech. Zpravidla tím, že z nich vypustíte vzduch, můžete obnovit účinnost celé topné sítě.
Vzduch z radiátorů se odstraňuje dvěma způsoby:
- přes ventil nebo převaděč;
- restartováním celého topného systému.
Pokud je na horním uzávěru chladiče ventil, může být odstranění vzduchu provedeno nezávisle. Chcete-li jej snížit, vezměte klíč, který se prodává s ventilem, a otevřete vsuvku. V přítomnosti vzduchu se ozve charakteristické syčení. Je nutné prozíravě připravit nádobu, do které se bude nalévat voda.
Jakmile je všechen vzduch venku, syčení ustane, zbývá počkat, až se z bradavky objeví voda. Při nastavení konstantního tlaku lze vsuvku uzavřít – vzduch je zcela odstraněn.
Při absenci větracích otvorů se topný systém restartuje.
Nuance instalace vzduchového kolektoru
Instalace vzduchových kolektorů do topného systému předpokládá splnění určitých funkcí. Pokud je rozhovor o otevřeném systému, vzduch vystupuje přes expanzní nádrž. V topném systému s nuceným oběhem by mělo být odstranění provedeno následujícími metodami:
- trubky s nosičem tepla jsou položeny tak, aby zajistily pohyb z hlavního stoupacího potrubí na vzdálené. V tomto případě se musí kapalina a vzduchové bubliny pohybovat stejným směrem;
- větrací otvory jsou namontovány v nejvyšších bodech topných systémů;
- instalace odvzdušňovacích otvorů musí být provedena v místech, kde je největší pravděpodobnost hromadění plynů. Je lepší to udělat pro každé zařízení, zvláště pokud je vyrobeno z hliníkového materiálu.
Aby otopný systém dobře fungoval, je nutné zajistit způsoby odstranění nahromadění vzduchu. Toto opatření zlepší provoz systému, přenos tepla, provozní dobu.
Sběrač topného vzduchu
Pro normální provoz topného systému je nutné z něj odstranit vzduch, který vstupuje do systému s vodou, ve které je rozpuštěn. Zařízení akumulace vzduchu (plynu) může narušit proces normální cirkulace chladicí kapaliny. Vzhled vzduchových kapes v potrubí a topných zařízeních může dokonce způsobit přerušení trysky a úplné zastavení cirkulace. Tento proces může být doprovázen výskytem charakteristického hluku a navíc může vést ke zvýšené korozi oceli.
Odstranění nahromaděných plynů – úkol, který je třeba vyřešit již ve fázi návrhu otopné soustavy. Vzduch může vstupovat do systému různými způsoby: částečně zůstává ve volném stavu, když je naplněn vodou; v důsledku úniku vzduchu při provozu nesprávně navrženého topného systému; nanáší se s odličovací vodou v absorbované formě. Studená voda z kohoutku obsahuje přes 30 tun vzduchu v 1 tuně vody. Zvýšení teploty vody vede k výraznému snížení obsahu rozpuštěných plynů v ní a v místech, kde je horká voda pod tlakem blízkým atmosférickému, přechází další množství plynu adsorbovaného v ní do volného stavu. Je třeba také poznamenat, že vzduch rozpuštěný ve vodě je pro ocelové trubky korozivnější než atmosférický vzduch, protože obsah kyslíku v něm je o 10-12% vyšší. Dalším důvodem „kontaminace plynem“ topných systémů je navíc koroze. Takže při oxidaci 1 cm3 železa se může uvolnit až 1 litr vodíku.
V topných systémech s cirkulací čerpadla a horní elektroinstalací se vzduch uvolňuje přes vzduchové kolektory instalované na nejvzdálenějších stoupačkách. Přívodní potrubí je položeno se stoupáním ke vzdálené stoupačce, díky čemuž se směr pohybu vody a vzduchu shoduje a vzduch je zcela odstraněn. U spodního vedení je vzduch vypouštěn vzduchovým potrubím skupiny stoupaček a konvenčním průtokovým sběračem vzduchu.
Vzduchové kolektory jsou instalovány v nejvyšších místech prefabrikovaných vzduchovodů a vybaveny automatickými odvzdušňovacími ventily (obr. 1,3) nebo ručními vzduchovými ventily (obr. 2,4).
Průtokový sběrač vzduchu poskytuje nejúplnější odstranění vzduchu ze systémů. Průměr vzduchového kolektoru je mnohem větší než průměr hlavních trubek; to vede k prudkému snížení rychlosti pohybu vody, což je předpoklad pro odstranění vzduchu. Vzduchové kolektory jsou instalovány v místech, kde je možné je provádět servisem. Pro vypuštění vzduchu ze vzduchového kolektoru je nutné periodicky otevírat ventil v potrubí výstupu vzduchu, což komplikuje jeho údržbu. Při instalaci automatického odvzdušňovače se vše výrazně zjednoduší.
Vnitřní objem větracího otvoru je navržen následovněže při nedostatku vzduchu plovák udržuje výfukový ventil zavřený, ale jak se vzduch hromadí v plovákové komoře, klesá a otevírá výfukový ventil. Po odstranění vzduchu se plovák opět zvedne a působí na páku, která uzavírá výfukový ventil. V nejvyšších bodech stoupaček topných systémů je nutné instalovat automatické odvzdušňovače v přísně svislé poloze. Aby se zabránilo zaplavení, doporučuje se instalovat speciální zpětný uzavírací ventil, do kterého se našroubuje odvzdušňovací otvor. V plně přišroubovaném stavu nejsou žádné překážky pro průchod vzduchu. Pokud je automatický odvzdušňovací ventil odšroubován, například kvůli čištění nebo opravě, je průchod automaticky zablokován zpětným uzavíracím ventilem.
Obr. 1 Průtokový horizontální kolektor vzduchu s automatickým odvzdušňovacím ventilem
Obr. 2 Průtokový horizontální kolektor vzduchu s ručním ovládáním
Obr. 3 Vertikální sběrač vzduchu s automatickým odvzdušňovacím ventilem
Obr. 4 Vertikální sběrač vzduchu s ručním ovládáním
- Sběrač vzduchu
- Hlavní potrubí
- Kontrolní (uzavírací) ventil
- Automatické odvzdušnění
- Odvzdušňovací ventil
Horizontální vzduchové kolektory jsou instalovány v nejvyšších bodech systémů na vodorovných úsecích o jmenovitém průměru 15 až 100 mm a svislých v nejvyšších bodech svislých hlavních (hlavních) stoupaček o jmenovitém průměru 40 až 150 mm. Vzduchové kolektory lze vyrobit s eliptickým dnem při provozním tlaku do 1,2 MPa (12 kgf/cm2) a plochým dnem při 0,6 MPa (6 kgf/cm2) a do 1,2 MPa (12 kgf/cm2). Vzduchové kolektory s eliptickým dnem jsou zkoušeny zkušebním tlakem 1,8 MPa a s plochým dnem 0,9 a 1,8 MPa.
