Niezbędne zabezpieczenia w instalacjach c.o. i c.w.u

Przyczyny zagrożeń w instalacjach grzewczych

Instalacje c.o., w których następuje ogrzewanie czynnika grzewczego (najczęściej wody) muszą być zabezpieczane przed nadmiernym wzrostem temperatury, jak i ciśnienia. Zależnie od rodzaju instalacji, pracującej w obiegu otwartym lub zamkniętym, stosowane są odmienne urządzenia zabezpieczające. Z kolei ograniczenie temperatury zasilania realizowane jest przez układ sterowania pracą kotłów (odcięcie dopływu gazu, oleju do palnika lub wyłączenie nawiewu do paleniska).

Zasobnik c.w.u. do kotła c.o., fot. Galmet. 

Z podgrzewaniem czynnika grzewczego wiąże się wzrost jego objętości, co wymaga buforowania tego przyrostu poprzez otwarte lub zamknięte naczynie wzbiorcze, zbierające wytworzony naddatek.

W obiegach zamkniętych konieczne jest również zamontowanie zaworu bezpieczeństwa, który chroni przed nadmiernym wzrostem ciśnienia groźnym dla instalacji, gdy zawiedzie osprzęt buforujący. Również w zasobnikowych instalacjach c.w.u. (jeśli zasilanie z wodociągu odbywa się poprzez zawór zwrotny) przy podgrzewaniu następuje przyrost objętości, a więc i wzrost ciśnienia, przed czym musi zabezpieczać zamknięte naczynie wzbiorcze i zawór bezpieczeństwa. Konieczne jest również ograniczenie temperatury wypływającej ciepłej wody, gdy stopień jej nagrzania w zasobniku przekracza 55°C, co uzyskuje się dzięki sterowaniu źródłem zasilania lub domieszaniu zimnej wody. 

Otwarte naczynia wzbiorcze

Otwarte naczynie wzbiorcze jest standardowym wyposażeniem instalacji grzewczej, zasilanej z urządzeń pracujących na paliwie stałym (kotły, kominki z płaszczem wodnym) i instalowane wyłącznie w otwartych obiegach centralnego ogrzewania z cyrkulacją grawitacyjną, jak i pompową. Jego działanie polega na gromadzeniu przyrostu objętości wody, powstałej w wyniku jej podgrzewania, utrzymując jednocześnie stałe ciśnienie w instalacji gdyż obieg grzewczy jest otwarty do atmosfery.

Spełnia więc jednoczesne dwie funkcje, zbiornika na rozszerzającą się wodę, jak i zaworu bezpieczeństwa. Ze względu na zasadę funkcjonowania takiego naczynia wzbiorczego, musi być ono instalowane przynajmniej 0,5 m powyżej najwyższego punktu instalacji i połączone bezpośrednio z kotłem. Ma ono formę zbiornika z licznymi podłączeniami, a jego pojemność czynną dobiera się w zależności od objętości całkowitej obiegu grzewczego. Powinna ona wynosić przynajmniej 4% tej objętości, co odpowiada różnicy poziomów wody między wyprowadzeniami do rury cyrkulacyjnej i przelewowej.

Otwarte naczynie wzbiorcze instalowanie jest wyłącznie w otwartych obiegach centralnego ogrzewania z cyrkulacją grawitacyjną oraz pompową.

Przy zakupie trzeba więc ustalić, czy podawana wielkość zbiornika dotyczy pojemności czynnej, czy całkowitej. W zbiorniku znajdują się również wyprowadzenia do podłączenia rury wznośnej (bezpieczeństwa), napełniania oraz napowietrzającej. Rura wznośna powinna mieć średnice nie mniejszą niż 25 mm (1 cal) i musi łączyć się bezpośrednio z wyprowadzeniem kotła, bez żadnych zaworów. Utrzymywanie odpowiedniego poziomu wody w zbiorniku zapewnia zawór pływakowy, ale warto również zamontować hydrometr, sygnalizujący znaczne obniżenie się poziomu wody w przypadku, np. zacięcia się zaworu automatycznego.

W normalnym trybie pracy woda w zbiorniku odparowuje i dlatego trzeba ją stale uzupełniać. Przy znacznym ubytku wody w instalacji może dojść do przegrzania kotła i np. przepalenia wymiennika przy braku skutecznego sterowania jego mocą grzewczą. Otwarte naczynia wzbiorcze oferowane są w formie walcowej lub prostopadłościennej ze stali węgłowej lub nierdzewnej. Często umieszczane są w strefie nieogrzewanej (np. na strychu), wymagają więc dobrego ocieplenia.

Ciśnieniowe naczynia wzbiorcze

Ciśnieniowe naczynia wzbiorcze, nazywane również przeponowymi, przeznaczone są do zabezpieczenia instalacji zamkniętych w systemie ogrzewania, jak i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Zawsze muszą współpracować z zaworem bezpieczeństwa, nastawionym na dopuszczalne ciśnienie w obiegu instalacji.

Naczynia te w formie cylindrycznej, talerzowej lub prostopadłościennej mają wstawioną elastyczną przeponę, która rozdziela wnętrze na dwa obszary, wodny i powietrzny. Po stronie powietrznej wytwarzane jest ciśnienie wstępne, poprzez sprężenie powietrza bądź azotu, co równoważy parcie wywierane przez wodę przy nienagrzanej instalacji.

W praktyce główny obszar zastosowania ciśnieniowych naczyń wzbiorczych, to instalacje z kotłami gazowymi, olejowymi oraz zasobnikowe systemy przygotowania c.w.u., a także hybrydowe układy zasilane z kilku źródeł. W instalacjach gazowych i olejowych naczynia wzbiorcze stanowią z reguły ich wbudowane wyposażenie, zatem po podłączeniu do instalacji kocioł gotowy jest do pracy. Wielkość wbudowanych naczyń wzbiorczych dostosowana jest do wielkości typowych instalacji, odpowiadającej ich nominalnej mocy grzewczej, zatem najczęściej nie trzeba uciekać się do dostawienia dodatkowego zbiornika ciśnieniowego.

Ciśnieniowe naczynie przepompowne, fot. Reflex 

W dokumentacji kotła znajdują się też informacje w jakim zakresie maksymalnych temperatur zasilania, czy objętości wody naczynie będzie zapewniało prawidłowe funkcjonowanie instalacji i przedstawiane jest w formie wykresów lub tabeli. Jako typowe warunki pracy przyjmuje się temperaturę max. zasilania na poziomie 90°C, ciśnienie wstępne w naczyniu 0,5-1,0 bar, a ciśnienie robocze instalacji 0,3 MPa (3 bary).

Przy znacznych odstępstwach od tych parametrów lub konieczności zamontowania przeponowego naczynia wzbiorczego w wydzielonym obiegu zamkniętym (np. podłączenie instalacji c.o. poprzez wymiennik płytowy z kotłem węglowym), konieczny będzie dobór jego wielkości gwarantującej zabezpieczenie przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Najprostszym sposobem wyznaczenia jego wielkości to skorzystanie z kalkulatorów dostępnych na stronach internetowych niektórych producentów tych naczyń.

Do obliczenia potrzebne będzie podanie podstawowych parametrów takiej instalacji, objętości całkowitej obiegu, dopuszczalnego ciśnienia, ciśnienia wstępnego w poduszce powietrznej (odpowiadającego ciśnieniu hydrostatycznemu), zakresie temperatur czynnika grzewczego. Orientacyjnie wielkości naczyń odpowiadają najczęściej 8-10 % objętości wody w obiegu, a w razie potrzeby zawsze można dostawić dodatkowe naczynie.

Nieco inne zasady doboru przyjmuje się przy określaniu ich pojemności w instalacjach c.w.u. W instalacji takiej okresowo następuje redukcja ciśnienia, związana z poborem ciepłej wody zmniejszającej jej objętość, zatem poza czasem gdy następuje podgrzewanie, w instalacji panuje ciśnienie takie, jak w sieci wodociągowej. Instalacje c.w.u. przystosowane są do funkcjonowania na ciśnieniu roboczym do 6 bar, a wstępne sprężenie poduszki powietrznej powinno być nieco mniejsze niż dolne ciśnienie w instalacji wodnej (punkt załączenia hydroforu, niskie ciśnienie sieciowe).

Fabrycznie naczynia napełniane są do ciśnienia wstępnego 3-3,5 bara, ale można je skorygować zależnie od potrzeb. Wielkość naczynia ustala się korzystając (podobnie jak dla instalacji w c.o.) z kalkulatorów firmowych, przy czym można uwzględnić jedynie zakres temperatur normalnej pracy, co znacznie zmniejsza wymagania ich pojemność nawet do 5% zmagazynowanej objętości wody.

Przy instalowaniu i regulacji ciśnieniowych naczyń wzbiorczych należy przestrzegać następujących zasad:

• na podłączeniu do obiegu nie można umieszczać zaworów, wstawiane są o obieg od strony niższych temperatur poprzez trójnik ze śrubunkami lub tzw. grupę bezpieczeństwa z przyłączem serwisowym szybkozłączką (można odłączyć zbiornik bez spuszczania wody z instalacji),
• ciśnienie wstępne w naczyniu ustala się w stanie niezamontowanym (bez parcia wody),
• w instalacji c.w.u. nie wolno montować naczyń przeznaczonych do centralnego ogrzewania,
• w razie potrzeby, np. nadmierny wzrost ciśnienia po rozbudowie instalacji, można zamontować dodatkowe naczynie przeponowe o pojemności zabezpieczającej przed otwieraniem zaworu bezpieczeństwa.

Zawory bezpieczeństwa i mieszające

Awaryjne obniżenie ciśnienia w instalacji zapewniają zawory bezpieczeństwa, otwierające się po przekroczeniu nastawionej wartości. Jeśli zawór taki nie został wbudowany w kocioł, a instalacja pracuje w obiegu zamkniętym, należy zamontować go bezpośrednio na przepływie za pośrednictwem trójnika. Ze względu ma możliwość wypływu wody jego wylot trzeba podłączyć do kanalizacji lub w inny sposób zapewnić odprowadzenie spuszczonej wody.

Zawory bezpieczeństwa chronią instalację przed nadmiernym wzrostem temperatury, fot. Ferro 

Okresowo powinniśmy sprawdzać jego działanie unosząc lub przekręcając pokrętło. W ten sposób sprawdzimy też jego szczelność, przecieki kroplowe po zamknięciu się świadczą o jego uszkodzeniu. Zawór mieszający zamontowany na wyjściu ciepłej wody z zasobnika umożliwia domieszanie zimnej wody doprowadzonej dodatkową rura.

Jego przepustowość powinna być dostosowana do intensywności równoczesnego poboru ciepłej wody, aby nie dławił przepływu. Pożądaną temperaturę można nastawiać najczęściej w zakresie 30-55°C, a w przypadku zaniku dopływu zimnej wody zablokowana zostaje również wypływ gorącej.

Newsletter

DARMOWY PORADNIK BUDOWLANY

RAZ W TYGODNIU NA TWÓJ E-MAIL

Zapisz się

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Klaudia Tomaszewska

Zdjęcie otwierające: De Dietrich