Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Tágulási tartályok kiválasztása, telepítése és üzemeltetése

2012/4. lapszám | VGF&HKL online |  108 163 |

Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Tágulási tartályok kiválasztása, telepítése és üzemeltetése

Folyadék hőközvetítésű fűtésrendszerek létezhetnek szivattyúk nélkül (gravitációs fűtés), létezhetnek radiátor nélkül (pl. padlófűtés), létezhetnek kazán nélkül (pl. távfűtési hőcserélő, napkollektor, hőszivattyú), és még sorolhatók lennének a nagy általánosságban használt egységek, de tágulási tartály egyik nélkül sem létezhet. (És persze a csövek nélkül sem.)

Tehát a tágulási tartályok elhagyhatatlanok, de egy teljes rendszer bekerülési költsége mellett talán a legolcsóbb alkotók, ezért méltatlanul, de elhanyagoltan foglalkozik az épületgépész szakma velük. Azt mindenki tudja az épületgépész szakmában, hogy a hidraulikai rendszerekben lejátszódó hőfokváltozások miatt a víz változtatja a térfogatát, melyet egy tömör, rendszerint fémből készült hálózat nem tud felvenni. A tágulási tartályok először nyitott formában jelentek meg. Ennek hátránya az volt, hogy a tartályban lévő víz folyamatosan érintkezett a levegővel, és abból oxigént oldott magába. Az oxigénnel dúsult víz a rendszerbe jutva korróziót okoz. Emiatt a keletkezett salakanyag a keringésben zavarokat okozhatott, és korróziós pótlékot kellett az egyéb alkotók méretezésénél figyelembe venni, ami például a falvastagságban jelentkezett. A vastagabb anyag nagyobb anyagköltséget jelentett, tehát növelte a kialakítási költségeket. (Persze voltak más szempontok is, mint például iszaplerakódás a kazánokban, hőleadókban.)

1. ábra: 1. gáztér; 2. membrán; 3. víztér 4. vízfelvétel; 5. vízvisszaadás

Emlékszem, hogy 35 éve már változó nyomású zárt tartályt szereltek fel az első cirkós fűtésű otthonunkba, így elmondható, hogy régi „találmányról” van szó. Ennek lényege, hogy a táguló víz egy olyan tartályba kerül, melyben egy fix légpárna van, és ezt egy gumimembrán választja el a víztértől. Ez a membrán hivatott megakadályozni a légpárna vízben való oldását. Mivel nincs oldás, nincs oxigén, nincs, vagy legalábbis jóval kisebb a korrózió (1. ábra). Természetesen létezik más konstrukció is, ahol a víz a tartály szájánál, a belépő csonknál rögzített zsákmembránba áramlik be. Ezen konstrukciónak is van előnye. Ha a víz egyből a zsákmembránba jut, nem érintkezik a tartály fém (acél) felületének belsejével.

Ezáltal olyan zárt rendszerekben is használható, melyek oxigént is tartalmaznak. Ilyen lehet egy diffúzió ellen védetlen műanyagcsöves padlófűtés-rendszer, mely nem tartalmaz olyan acél/ vas egységeket, melyek korrodálhatnak. Hátránya, hogy magasabb hőmérsékletű táguló víz befogadásakor a túl meleg víz érintkezik a befogásnál a gumizsák szájával. A meleg víz nem tesz jót a gumi fizikai ellenállásának, mint szakítószilárdság és anyagtartósság. Ha membrános szerkezetű a tartály, akkor a tartály szájánál nincs gumi, mert a tágulási folyamatok kezdeténél a még hidegebb víz eltolta azt, és a később befolyó melegebb víz már egy hidegebb vízzel találkozva és lehűlve nem, vagy kevésbé károsítja a membránt. Az eddig említett kivitelek a változó nyomású tartályok. Amikor a víz beáramlik a tartályba, a légpárnát összenyomja, tehát emelkedik a nyomás, ha kiáramlik, akkor csökken. A hőfokváltozás szerint változik. Léteznek állandó nyomású zárt tágulási tartályok is (2. és 3. kép). Ezeknél a kiviteleknél egy automatika biztosít kompresszor vagy szivattyú segítségével állandó nyomást a rendszerben, speciálisan átalakított zárt tágulási tartállyal. (Létezik még szivattyús nyomástartó berendezés – sajnos magyar gyártásban – nyitott tartállyal kombinálva. Ezt nevezhetjük korrodáló berendezésnek is. Igaz, nagyon olcsó, pedig már létezik kínai gyártású zárt tágulási tartály is a piacon.) Az állandó nyomású készülékek rendszerint még egyéb kiegészítő funkciókkal is el vannak látva, mint például automatikus vízpótlás, rendszer-gáztalanítás, épületfelügyeleti riasztások. Ha csak a tágulási folyamatok kezelését vesszük figyelembe, akkor nagy általánosságban kb. 1000 kW hőteljesítményig a változó nyomású tartályok a feladatot gazdaságosabb bekerülési költséggel tudják ellátni. Csak legyen elég hely a megfelelő számú tartály telepítésére.

2-3. ábra: Léteznek állandó nyomású zárt tágulási tartályok is. Ezeknél a kiviteleknél egy automatika biztosít kompresszor vagy szivattyú segítségével állandó nyomást a rendszerben, speciálisan átalakított zárt tágulási tartállyal.

Kiválasztás

A tágulási tartályok kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy milyen funkciójú rendszerben kívánjuk alkalmazni. Egy fűtés/hűtésrendszerbe szánt tartályt ivóvizes körben nem szabad alkalmazni. A fűtési tartályok nem felelnek meg az élelmiszertisztaság és a korrózióállóság követelményeinek. Fordítva már inkább lehetséges, de miért építenénk be egy magasabb árú – igaz, magasabb műszaki tartalmú – terméket, ha arra a tartalomra nincs valójában szükség? (Ferrarival araszolni a városi dugóban? Lehet, de minek?) Fontos összevetni a rendszer maximális nyomását a tartály tűrőképességével, és a közeget is.

3. ábra

Egy szolár kör glikolos vizét is el kell viselnie a membránnak. Ha a szempontoknak megfelel a kiválasztott tartály, akkor már csak annak mérete lesz a kérdés. A zárt tágulási tartályok méretének kiválasztására most nem térünk ki, azt remélhetőleg az épületgépészeti szakmában mindenki tudja. Ha nem, akkor vagy önképzés javasolt, vagy a gyártók képviseletével kell egyeztetni. Bizonyára mindegyik szívesen, ingyen, bérmentve segíteni fog. Inkább a beépítéssel és üzemeltetéssel kapcsolatos kérdéseket feszegetjük. Főként a fűtési rendszerek szempontjaira koncentrálunk, a hűtési rendszerekben a folyamatok azonosak, csak legfeljebb üzemszerűségben fordított sorrendben zajlanak le.

Beállítás, feltöltés

Legfontosabb a tartályok légoldali előfeszítésének helyes beállítása (4. ábra). A tartályok légoldali előfeszítési nyomása (P0) minimálisan ellen kell álljon a rendszer hidrosztatikus magasságából (H) adódó statikus nyomásnak (Pst). Ekkor, teljes feltöltés esetén, amikor a legfelső szinten nincs még túlnyomás, csak tele van a csőrendszer, a tartály is üres még. Erre javasolt rászámolni plusz 0,2 bar nyomást. Ha 100 °C feletti hőmérsékletek is lehetnek a rendszerben – ilyen lehet például egy szolár rendszer –, akkor a gőznyomást is figyelembe kell venni. Lehet, hogy a kollektort még fűti a nap, és forró benne a víz, de a rendszer áll lehűlt állapotban, a keringtetés lekapcsoltsága miatt. Ekkor sem javasolt, hogy forrásnak induljon a kollektorokban a víz, tehát magasabb hőmérséklethez tartozó gőznyomást kell tartani. Bonyolíthatja a helyzetet, ha a statikus magasság és a javasolt 0,2 bar (plusz ha van, a gőznyomásból adódó nyomás) a keringtető szivattyú nagy emelőmagassága miatt nem elegendő a szívócsonkon kialakuló alacsonyabb nyomás ellensúlyozására, esetlegesen a vákuum, azaz a kavitáció elkerülésére. Ekkor az alapnyomást tovább kell emelni.

4. ábra A legfontosabb a tartályok légoldali előfeszítésének helyes beállítása. A tartályok légoldali előfeszítési nyomása (P0) minimálisan ellen kell álljon a rendszer hidrosztatikus magasságából (H) adódó statikus nyomásnak (Pst).

5. ábra: Javasolt, hogyha a technológia külön nem követeli meg az extra alacsony nyomást – pl. kertészetek talajfűtő csőhálózata –, akkor a légoldali előfeszítés P0 minimum 1 bar legyen.

Az említett helyzet kialakulhat egy nagyteljesítményű szivattyús tetőtéri kazánházban. Hiába kicsi a statikus magasság + 0,2 bar, a szivattyú szívóoldala további nyomásemelést követel meg. Ezzel a többlettel a légoldali előfeszítést meg kell növelni. Ha a szivattyú nyomott oldalára kerül a tartály, akkor a szivattyú indulása következtében fellépő nyomásnövekedés vizet pumpál a tartályba, még mielőtt a tágulási folyamat beindulna. A befolyt víz hasznos tágulási térfogatot vesz el a tartályból. Ezt a jelenséget a tartály méretének kiválasztásakor kell felülvizsgálni (esetleg nagyobb méretű tartály kellhet), de a légoldali beállításokat nem érinti. (Megj.: ritkán és csak nagy emelőmagasságú szivattyúk esetén jelentkezik a probléma.) Ha a szívott oldalra kerül a tartály, úgy azt a következő lépésben, a vízzel való feltöltéssel kell majd korrigálni. P0 = Pst +0,2 bar + Pgőz + ha kell, Psziv. Javasolt, hogyha a technológia külön nem követeli meg az extra alacsony nyomást – pl. kertészetek talajfűtő csőhálózata –, akkor a légoldali előfeszítés P0 minimum 1 bar legyen (5. ábra). A légoldali beállítás után a felszerelés és a vízzel történő, (PF) feltöltési nyomásra való beállítás következik.

Ez az alapnyomás (Pa) minimum 0,3 barral legyen a (P0) érték felett, ez a tartályok membránjának letapadásának megakadályozását, víztartalék képzését szolgálja az esetleges kezdeti csöpögések pótlására, és a legfelső szinten a légtelenedés segítésére.Ha egy általános fűtésrendszerre gondolunk, akkor a csapból jövő, átlag 8-12 °C hőmérsékletű víz hidegebb, mint a majdani legkisebb üzemi hőmérséklet. A rendszer beindulásakor a beállított alapnyomáshoz képest a nyomás csak emelkedni fog. Viszont ha egy hűtésrendszerre gondolunk, akkor indulás után a víz hőmérséklete nem melegedni, hanem csökkenni fog, azaz a térfogata kisebb lesz.

6-7. ábra: A 6. ábrán látható Pe nyomás az üzemelés során bekövetkező legnagyobb normál üzemi nyomás. Fűtés esetén ez a maximális hőfok elérése, hűtés esetén egy nyári leállás során történő teljes rendszer-átmelegedés (általában kb. 35-40 °C).

Tehát kell legyen a tartályban annyi víz, hogy a feltöltési hőmérsékletről a leghidegebb hőmérsékletre lehűlve a Pa = Po + 0,3 bar nyomás még fennálljon. Hűtési rendszer esetén ki kell számolni, hogy amikor abban a legalacsonyabb hőfok esetén P0 + 0,3 bar lesz, akkor a feltöltési hőmérsékletre melegedve mekkora lesz a nyomás. Erre az értékre kell feltölteni a rendszert. Fűtésrendszer esetén a PF megegezik a Pa értékkel. Továbbá számolni kell azzal is, ha a tartály a rendszer keringtető szivattyújának szívóoldalára kerül telepítésre.

A még álló, de fel töltött rendszer keringésének elindulásakor a szívóoldalra telepített tartályban a szivattyú szívóhatása miatt csökken a nyomás, melynek hatására víz áramlik ki tartályból. Hogy ne ürülhessen ki a tartály, és ne alakulhasson ki akár kavitáció is a szivattyúban, a szívóhatás ellensúlyozására tovább kell emelni a feltöltési nyomást a szivattyú szívóhatásának mértékével (6. ábra).A 6. ábrán látható Pe nyomás az üzemelés során bekövetkező legnagyobb normál üzemi nyomás.Fűtés esetén ez a maximális hőfok elérése, hűtés esetén egy nyári leállás során történő teljes rendszer-átmelegedés (általában kb. 35-40 °C) (7. ábra). Ha helyesen lett a tágulási tartály térfogata kiválasztva, akkor üzemelés során a Pe végnyomás legalább 0,5 bar értékkel kevesebb, mint a biztonsági szelep Psv megszólalási értéke.Ez a tűrés azért is fontos, hogy a beállításokkor használt nyomásmérők esetleges pontatlansága vagy a rendszerek túltöltése ne egyből a biztonsági szelepeket hozza működésbe. Szó esett az előzőkben a 100 0C feletti hőmérsékletről. Mivel a membránok, zsákok hőtűrő képessége általában maximum 50- 70 0C, meg kell akadályozni, hogy annál melegebb víz kerüljön érintkezésbe velük. Erre előhűtő tartályt kell alkalmazni a 8. ábra szerint. Az előhűtő tartály mérete célszerű, ha közel fele a tágulási tartály térfogatának.

7. ábra

Karbantartás

Ha helyesen lett a tágulási tartály kiválasztva, beállítva, és feltöltve, bízvást hibátlanul fogja feladatát ellátni 1-2 évig. Ha a tartály egy-két mérettel nagyobb lett, mint a matematikailag számolthoz legközelebbi, akkor a megfelelő működés még tovább biztosított. Azért nem sokkal tovább, mert a világon még egy gyártó sem találta fel a karbantartásmentes tágulási tartályt. Sajnos akármennyire tökéletes gumimembránt igyekeznek a gyártók alkalmazni, annak porózussága miatt, ha lassan is, de átdiffundál a légtartalom a víztérbe, és feloldódik abban. (Ha nyitott lenne a tartály, ennek mértéke egy-két nagyságrenddel is nagyobb lehetne.)

8. ábra: Mivel a membránok, zsákok hőtűrő képessége általában maximum 50-70 °C, meg kell akadályozni, hogy annál melegebb víz kerüljön érintkezésbe velük. Erre előhűtő tartályt kell alkalmazni az ábra szerint.

9. ábra: Régebben az előírások nem tették lehetővé elzáró szerelvény telepítését tágulási tartály elé, most már lehet véletlen elzárás ellen védett szelepeket alkalmazni. Ezek rendszerint ürítőcsonkkal is rendelkeznek.

Az átdiffundált levegő helyére víz áramlik, és a tartály hasznos térfogatát csökkenti. Először csak azt veszi észre az üzemeltető, hogy esik a nyomás. Majd rátölt vizet. Később magasabbra emelkedik a megszokotthoz képest, mert nincs már elég légpárna a tágulás felfogására, és a végén megszólal a biztonsági szelep. Hűlés esetén a hiányzó légpárna miatt nem lesz képes elegendő vizet visszanyomni a hálózatba, ezért alacsony lesz a nyomás a rendszerben, és leáll például a kazán, a szivattyú kavitál, levegőt szív be, korrózió indul be stb. A tartályt tekintve a legrosszabb következmény, ha a tartályok membránja átszakad, ekkor vagy membráncsere, vagy komplett tartálycsere kell következzen. Az üzemzavarok és pótköltségek elkerülése érdekében a tartályok légoldali állapotát évente ellenőrizni kellene. Ezt csak a rendszerről leválasztott, vízoldalról leürített tartályon lehet korrekten elvégezni. Ha a tartály telepítése előtt a csatlakozásra nem tettek elzáró szerelvényt, úgy azt a rendszer jelentős, akár teljes ürítésével lehet csak elvégezni. Ez többlet munkaidőt jelent, mert az ürítés idejét kivárva, a beállítást követően a rendszert újra friss vízzel kell feltölteni, és a légtelenítéssel is még foglalkozni kell. Régebben az előírások nem tették lehetővé elzáró szerelvény telepítését tágulási tartály elé, most már lehet véletlen elzárás ellen védett szelepeket alkalmazni. Ezek rendszerint ürítőcsonkkal is rendelkeznek (9. ábra). Ha a kiválasztási, beállítási, karbantartási körülmények teljesülnek, a hidraulikai rendszerek legjelentéktelenebbnek tartott alkotója valóban észrevétlenül fogja feladatát teljesíteni.

Tágulási tartály