Tágulási tartályok

A központi fűtési rendszerek egyik legfontosabb eleme a tágulási tartály. Ennek elsődleges feladata az, hogy biztosítsa a hőszállító közeg hőtágulásából származó többlet térfogat felvételét, biztosítsa a rendszerben a működéshez szükséges nyomást, illetve nyitott rendszer esetén védi a kazánt a kiégés ellen. Nyitott rendszerről akkor beszélünk, ha a rendszernek van egy olyan pontja, ahol a hőszállító közeg közvetlenül érintkezik a környezeti levegővel.

Kezdetben a gravitációs fűtési rendszerek, majd a szivattyús központi fűtési rendszerek is nyitott tágulási tartállyal rendelkeztek. A nyitott tágulási tartály, melyet mindig a rendszer legmagasabb pontja felett kell elhelyezni, a biztonsági visszatérő vezetéken keresztül csatlakozik a rendszerhez (BV), azonban bekötésre kerül a biztonsági előremenő vezeték is (BE), melynek szerepe az, hogy abban az esetben, amikor a kazánban üzemzavar, vagy helytelen üzemeltetés miatt gőz képződik, ez a gőz a lehető legrövidebb úton elhagyhassa rendszert. A rendszert elhagyó gőz helyébe a biztonsági visszatérő vezetéken keresztül a tágulási tartályból víz áramolhat, így védve van a kazán a kiégéstől. Éppen ezért a biztonsági előremenő, illetve visszatérő vezetékbe lehetőség szerint nem szabad szerelvényeket elhelyezni, melyeket esetleg elzárhatnak. Ha elkerülhetetlen a szerelvények elhelyezése ezekben a vezetékekben, akkor biztosítani kell azt, hogy avatatlanok ezeket a szerelvényeket elzárhassák.

1.50 ábra: Nyitott tágulási tartály bekötése egy kazán esetében [1.3]

Az 1.50 ábrából kitűnik, hogy a rendszer feltöltése után, beüzemelés előtt (a rendszer

„hideg állapotában”) a tágulási tartály biztonsági visszatérő vezetékének a rendszerhez csatlakozó pontjában a nyomás egyenlő lesz a vízoszlop magasságából számítható nyomással, ami a tágulási tartály elhelyezéséből adódik. Üzembe helyezés után, akár gravitációs, akár szivattyús rendszerről beszélünk, ha a rendszer megfelelően működik, ebben a pontban a nyomás nem változhat, hiszen ellenkező esetben vízáramlás következne be a tartály és a rendszer között. Márpedig a vezetéken keresztül a tartályba csak annyi víz juthat, amennyi a rendszer víztartalmának térfogati hőtágulásából keletkezik. Ennek megfelelően a tágulási tartály csatlakozási pontját a rendszer „nulla”

pontjának nevezzük. A rendszer minden más pontjában, a feltöltés utáni kezdeti „hideg”

kazánban a legnagyobb, ennek megfelelően a közeg sűrűsége a kazánban lesz a legkisebb. A kazánból a kis sűrűségű meleg vizet a rendszer visszatérő vezetékén keresztül a lehűlt, nagyobb sűrűségű közeg szorítja ki. Mivel a közeg a rendszer egyes pontjaiban különböző hőmérséklet-értékekkel rendelkezik, az egyes fűtőtesteknél különböző lesz a rendelkezésre álló nyomás. A gravitációs rendszer esetében a rendelkezésre álló nyomás:

1.51 ábra: A gravitációs felhajtóerőből származó nyomáskülönbség [1.3]

A gravitációs rendszereknél a rendelkezésre álló nyomás függvényében méretezték a rendszer egyes elemeit, így a csővezetékeket is. Mivel a nyomás értéke viszonylag alacsony volt, a gravitációs rendszerek csővezetékeinél a napjainkban megszokott csőátmérőknél jóval nagyobb átmérők lettek beépítve, mivel ezeknél a közeg kis áramlási sebessége kis súrlódási nyomásveszteségekhez vezet.

Kezdetben a szivattyús fűtési rendszereknél a szivattyúkat a visszatérő vezetékben helyezték el. Ennek elsősorban az volt az oka, hogy a rendelkezésre álló gyártási technológiák nem tették lehetővé a szivattyúk beépítését a 90 ^oC hőmérséklettel üzemelő fűtési rendszerek előremenő vezetékébe. A szivattyú elhelyezési pontja viszont eltérő nyomásviszonyokat okoz a rendszerben, annak függvényében, hogy a „nulla” ponthoz viszonyítva jobbra vagy balra helyezzük el.

Ha a szivattyút a tágulási tartály bekötési pontja és a kazán közé helyezzük el, akkor az 1.52 ábrában bemutatott nyomásdiagram szerint alakulnak a nyomásértékek a rendszerben. Látható, hogy a „hideg” állapothoz viszonyítva a rendszernek csak egy kis szakaszán (a tágulási tartály bekötési pontja és a szivattyú szívócsonkja közötti részen) lesz kisebb a nyomás értéke. A rendszer minden más pontján a nyomás értéke nagyobb lesz, ezért „nyomott” rendszerről beszélünk. Ebben az esetben viszont a kazán, mely a közeg áramlásának viszonylatában, közvetlenül a szivattyú után következik, viszonylag nagy nyomásnak van kitéve. Ezt elkerülendő, a szivattyút a tágulási tartály bekötési pontja elé helyezték el (1.53 ábra). Ebben az esetben „szívott” rendszerről beszélünk. Az ábrában látható, hogy a kazánra eső nyomás jelentősen csökkent, viszont a kialakításától függően előfordulhatnak olyan pontok a rendszerben, melyekben a nyomás értéke kisebb lesz az atmoszférikus nyomásnál, így fellép a légbeszívás veszélye, aminek következménye egyrészt a korrózió, másrészt működési hibák lépnek fel a kialakuló légzsákok miatt.

K

0 BV BE

Sz

gh pa

0 0 Sz

1.52 ábra: „Nyomott” rendszer (szivattyú a visszatérő vezetékben)

K

0 B BE

Sz

gh pa

0 0

Sz

A rendszer nyomásviszonyait véve alapul a legjobb megoldás az, amikor a keringtetőszivattyút az előremenő vezetékben helyezzük el (1.54 ábra). Egyrészt napjainkban már nem, vagy egyre ritkább a 90 ^oC előremenő hőmérséklet, de a szivattyúk is jóval magasabb hőmérsékleten is biztonságosan üzemeltethetőek. Ebben az esetben a kazán nincs kitéve túlságosan nagy nyomásértékeknek és a rendszerben nem alakulnak ki az atmoszférikus nyomásnál kisebb nyomásértékek.

K

0 BV BE

Sz

gh pa

0 0

Sz

1.54 ábra: „Nyomott” rendszer (szivattyú az előremenő vezetékben)

Napjainkban a nyitott tágulási tartályok egyre ritkábban, esetleg a szilárd tüzelésű kazánnal működő rendszerek esetében kerülnek beépítésre. Minden más esetben, még ebben az esetben is lehetőség van zárt tágulási tartályok alkalmazására. Ezek számos előnnyel rendelkeznek a nyitott tágulási tartályokkal szemben:

– a rendszer zárt, így kisebb annak esélye, hogy oxigén jusson a rendszerbe, ezzel kisebb a korrózió veszélye;

– a rendszerben lévő víz nem érintkezik a levegővel, azért nincs párolgás, vagyis megszűnt a párolgás miatti vízveszteség;

– a tágulási tartályt nem kell a rendszer legmagasabb pontja felett elhelyezni, így egyszerűbb a kivitelezés, alacsonyabbak a költségek, a tartályt nem kell hőszigetelni, nem kell védeni a fagyveszély ellen;

– a zárt tágulási tartály lényegesen hosszabb élettartamú;

– a biztonsági vezeték kisebb kiterjedésű, olcsóbb és kisebb hőveszteséggel rendelkezik.

A zárt tágulási tartályok a kialakítás függvényében lehetnek.

– változó nyomású membrános, – állandó nyomású membrános,

– állandó nyomású, membrán nélküli tartályok.

A Flamco Flexcon változó nyomású tágulási tartályokat kiváló minőségű acélból gyártják és a tökéletes korrózióvédelem érdekében vörös színű, epoxi alapanyagú fényes lakk bevonattal látják el. A szorítógyűrű öregedésálló, horganyzott acélból készül. A membrán le-föl mozog a tartályban, így nincs kitéve húzóerő terhelésnek, emiatt jelentősen megnövekszik az élettartama.

a b

c d

1.55 ábra: Változó nyomású tágulási tartály működése (Flamco) [1.20]

Hideg állapotban a nitrogénpárna a Flexcon C tartály oldalának nyomja a membránt (1.55 ábra a). Melegítésre a tartály egy része vízzel telik meg, a nitrogén térfogata pedig összenyomódik (1.55 ábra b). További melegítésre a tartály teljesen feltöltődik vízzel és a nitrogén térfogata teljesen összenyomódik (1.55 ábra c). Nagy nyomásnövekedés esetén a biztonsági (Prescor) szelep nyit. A víz/gőz felesleg távozik (1.55 ábra d).

Előnyomásnak nevezzük a nitrogéntöltő szelepen, a terheletlen állapotban és a környezeti hőmérsékleten mért nyomást. Ennek a nyomásnak – a 0,5 bar többszörösére felkerekítve – meg kell egyeznie a mindenkori statikus nyomással. A rendszer töltőnyomásának hideg állapotban, a tartálynál 0,3 bar-ral nagyobbnak kell lennie a tágulási tartály előnyomásánál.

A Flexcon M-K nyomástartó automata egy membrános tágulási tartály (1.57 ábra), amely a beállított nyomást a töltési szinttől függetlenül állandó értéken tartja. Az a feladata, hogy a zárt fűtési rendszerben a felfűtés következtében a tágulás miatt keletkező többlet vizet felfogja és azt a hőmérséklet csökkenésénél ismét visszavezesse a rendszerbe.

A nyomás szinten tartása egy nyomástól függően vezérelt mágnesszelep és egy olajmentes préslevegőt szállító kompresszor segítségével történik. Ezáltal csaknem az egész tartálytérfogat tágulási térként rendelkezésre áll.

1.57 ábra: Flexcon M-K nyomástartó automata [1.21]

1 acéltartály; 2 cserélhető teljes membrán butilkaucsukból; 3 vezérlő-automata, 4 olajmentes kompresszor; 5 kombinált érzékelő (űrtartalom/nyomás); 6 mágnesszelep;

7 membránszakadás-érzékelő szonda; 8 levegőoldali biztonsági szelep a tartály biztosításához; 9 úszó-légtelenítő; 10 nyomóvezeték; 11 mérővezeték; 12

rendszer-csatlakozó; 13 hajlékony nagynyomású tömlő; 14 kondenzátum-leeresztő csap;

15 fedőburkolat; 16 földelés-csatlakozás; 17 lábmagasság beállítás;

18 állítócsavar/szállítás-biztosítás; 19 ellenőrző nyílás (karima); 20 légpárna; 21 tágulási víz.

A membránok 70 °C-os tartós hőmérséklet-terhelésre vannak méretezve. Ha a fűtési rendszer és az M-K nyomástartó automata közötti tágulási vezetékben a hőmérséklet meghaladhatja a 70 °C-t, akkor a tágulási víz lehűtése céljából a tágulási tartály elé egy előtét-tartály kerül beépítésre.