Διατήρηση πίεσης σε κλειστά κυκλώματα θέρμανσης / ψύξης και σε συστήματα ύδρευσης

Άρθρο της Κωνσταντίας Λαμπρινίδου*

 

Εισαγωγή

Η διασφάλιση της σωστής πίεσης σε κλειστά κυκλώματα θέρμανσης / ψύξης και σε συστήματα ύδρευσης ή πιεστικά συγκροτήματα είναι απαραίτητη προκειμένου να αποτραπούν εξαιρετικά πολυδάπανες βλάβες.

Η διατήρηση της σωστής πίεσης αποτελεί κριτήριο για την καλή και απρόσκοπτη λειτουργία των κλειστών κυκλωμάτων θέρμανσης / ψύξης, καθώς και για τα συστήματα ύδρευσης και τα πιεστικά συγκροτήματα.

Όπως σε όλα τα υγρά, ο όγκος του νερού διαφοροποιείται ανάλογα με τη θερμοκρασία. Σε αντίθεση όμως με άλλα υγρά, το νερό διαστέλλεται δυσανάλογα προς αυτήν. Έτσι, καθώς το νερό δεν συμπιέζεται, η διαφοροποίηση της θερμοκρασίας –και κατ’ επέκταση η μεγάλη διαφοροποίηση του όγκου του νερού– θα προκαλούσε μεγάλη και ραγδαία αύξηση της πίεσης σε ένα κλειστό κύκλωμα.

Για την ασφάλεια των εγκαταστάσεων αυτών και τη διασφάλιση της φυσιολογικής λειτουργίας τους χρησιμοποιούνται συστήματα διατήρησης πίεσης, στατικά (δοχεία διαστολής μεμβράνης) και δυναμικά (σταθεροποιητές πίεσης).

Τα δοχεία διαστολής μεμβράνης διακρίνονται σε δοχεία για κλειστά κυκλώματα και σε δοχεία για πόσιμο νερό και νερό χρήσης. Στα δοχεία για κλειστά κυκλώματα θέρμανσης / ψύξης το νερό εισρέει εντός του δοχείου ερχόμενο συνήθως σε επαφή με το μέταλλο. Στα δοχεία για πόσιμο νερό ή νερό χρήσης, όπου το φαινόμενο της διάβρωσης είναι συνεχές, το νερό εισέρχεται αποκλειστικά εντός της μεμβράνης του δοχείου και δεν έρχεται σε επαφή με το μέταλλο. Τα μέρη του δοχείου που έρχονται σε επαφή με το νερό οφείλουν να φέρουν αντιδιαβρωτική προστασία.

Τρόπος λειτουργίας

Ο τρόπος λειτουργίας των δοχείων διαστολής είναι ίδιος (βλ. εικ. 1): Ένα διάφραγμα ή μία μεμβράνη χωρίζει το χώρο του νερού από τον χώρο του πεπιεσμένου αέρα εντός του δοχείου. Όταν η θερμοκρασία του συστήματος αυξηθεί, ο διαστολικός όγκος του νερού εισέρχεται μέσα στο δοχείο συμπιέζοντας το αέριο που βρίσκεται γύρω από την μεμβράνη. Όταν η θερμοκρασία μειώνεται, ο πεπιεσμένος αέρας ωθεί το νερό που βρίσκεται στο δοχείο πίσω στο κύκλωμα, ώστε η πίεση στο σύστημα να διατηρείται σταθερή.

Όσον αφορά τον υπολογισμό, την εγκατάσταση και τη ρύθμιση των δοχείων διαστολής για κλειστά κυκλώματα θέρμανσης/ψύξης και ηλιακά συστήματα (βλ. εικ. 2), θα πρέπει να πούμε ότι τα δοχεία διαστολής στα κλειστά κυκλώματα τοποθετούνται στη γραμμή επιστροφής, από την κατανάλωση προς τον θερμαντήρα / ψύκτη. Η τοποθέτησή τους είναι απολύτως απαραίτητη όχι μόνο για θέματα ασφάλειας, αλλά και για την αποφυγή δημιουργίας υποπίεσης στο κύκλωμα, σπηλαίωσης των αντλιών και εύρυθμης λειτουργίας του κυκλώματος.

Για να υπολογιστεί ο ονομαστικός όγκος του δοχείου διαστολής Ve που πρέπει να τοποθετηθεί σε μία εγκατάσταση, θα πρέπει να είναι γνωστές οι εξής παράμετροι:

* Θερμοκρασία προσαγωγής (tF) /επιστροφής (tR).

* Ελάχιστη και μέγιστη θερμοκρασία συστήματος (tmin tmax).

* Στατικό ύψος H / στατική πίεση της εγκατάστασης pst.

* Ισχύς θερμαντήρα/ψύκτη Q.

* Πίεση ενεργοποίησης βαλβίδας ασφαλείας psv.

* Συνολικό περιεχόμενο της εγκατάστασης Vs σε λίτρα.

* Συντελεστής διαστολής n (βάσει πινάκων).

Ο υπολογισμός του ονομαστικού όγκου του δοχείου και οι τύποι υπολογισμού παραθέτονται στον πίνακα 1.

Βάσει των τύπων του πίνακα 1 υπολογίζουμε τον ονομαστικό όγκο όλων των δοχείων διαστολής για τα κλειστά κυκλώματα θέρμανσης / ψύξης. Για τον υπολογισμό των δοχείων διαστολής για τα ηλιακά συστήματα απαιτούνται ειδικοί τύποι με υψηλότερες μέγιστες πιέσεις λειτουργίας, και πρέπει να υπολογιστεί και η πίεση ατμοποίησης.

Πολύ σημαντική για τη σωστή λειτουργία των δοχείων διαστολής είναι η σωστή προρύθμιση της πίεσης του αέρα πριν το δοχείο τοποθετηθεί στην εγκατάσταση, και η οποία είναι πάντα διαφορετική και ανάλογη με το στατικό ύψος της (μανομετρική διαφορά ανάμεσα στο λεβητοστάσιο και το τελευταίο θερμαντικό σώμα).

Ισχύει λοιπόν πάντα ότι τα δοχεία διαστολής στη θέρμανση θα πρέπει να έχουν πίεση αέρα ίση με:

po = pst + 0,2 bar

Ποτέ όμως κάτω από 1 bar!

Π.χ. σε ένα κτίριο 20 μέτρων, ο αέρας στο δοχείο διαστολής θα πρέπει να έχει 2,2 bar, ενώ τα δοχεία συνήθως έρχονται με πίεση 1,5 bar από τα εργοστάσια (βλ. εικ. 3).

Σε ένα λεβητοστάσιο ταράτσας όμως, όπου το μανομετρικό είναι σχεδόν μηδενικό, ο αέρας στο δοχείο διαστολής πρέπει να έχει 1 bar πίεση, έτσι ώστε να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη πίεση για τον κυκλοφορητή.

Σε περιπτώσεις κατά τις οποίες η θερμοκρασία στην γραμμή επιστροφής υπερβαίνει τους 70οC ή είναι κάτω του 0oC, τότε, για την προστασία της μεμβράνης του δοχείου διαστολής θα πρέπει να τοποθετείται ένα «ενδιάμεσο δοχείο», το οποίο δεν έχει μεμβράνη αλλά διασφαλίζει την απαραίτητη διαστρωμάτωση, έτσι ώστε το νερό που καταλήγει στο δοχείο διαστολής μεμβράνης να έχει πάντα θερμοκρασία εντός των επιτρεπόμενων ορίων (βλ. εικ. 4).

Δοχεία διαστολής για πόσιμο νερό ή νερό χρήσης

Τα δοχεία διαστολής χρησιμοποιούνται επίσης στα συστήματα παραγωγής ζεστού νερού χρήσης (βλ. εικ. 5), όπου τοποθετούνται στην προσαγωγή του κρύου νερού των θερμοδοχείων παραγωγής ζεστού νερού (μπόιλερ), προκειμένου να αποτρέψουν την ενεργοποίηση της βαλβίδας ασφαλείας και την διαρροή νερού.

Σε αυτά τα δοχεία το νερό εισέρχεται αποκλειστικά στη μεμβράνη, και όλα τα μέρη του δοχείου που έρχονται σε επαφή με το νερό είναι είτε ανοξείδωτα είτε φέρουν αντιδιαβρωτική προστασία.

Σε περιπτώσεις όπου το νερό είναι πόσιμο και για την αποφυγή της Λεγεονέλλας, προτείνεται η χρήση δοχείων διαστολής με εξαναγκασμένη κυκλοφορία νερού εντός του δοχείου.

Η πίεση αέρα σε αυτά τα δοχεία ισούται συνήθως με την πίεση του δικτύου ή την πίεση που έχει ρυθμιστεί στο μειωτή πίεσης (βλ. εικ. 6).

Τα δοχεία διαστολής τοποθετούνται επίσης σε συνδυασμό με αντλίες ως «αποθήκη νερού», έτσι ώστε να μειώσουν τις εκκινήσεις των αντλιών των πιεστικών συγκροτημάτων και να επιμηκύνουν τη διάρκεια ζωής τους και την εύρυθμη λειτουργία τους, ή να προστατέψουν τους αγωγούς από υψηλές πιέσεις ή υδραυλικά πλήγματα. Σε αυτή την περίπτωση, η πίεση αέρα του δοχείου πρέπει να ρυθμίζεται περίπου 10% κάτω από την πίεση εκκίνησης της αντλίας.

Η τοποθέτηση των δοχείων διαστολής μπορεί να γίνει είτε στην αναρρόφηση των αντλιών είτε στην κατάθλιψη (βλ. εικ. 7). Όταν τα δοχεία διαστολής είναι τοποθετημένα στην αναρρόφηση εκτονώνουν την πίεση του συνδετικού αγωγού, ενώ όταν είναι τοποθετημένα στην κατάθλιψη μειώνουν τον αριθμό εκκινήσεων των αντλιών.

Σε κάθε περίπτωση, τα δοχεία διαστολής αποτελούν ένα απαραίτητο στοιχείο των κλειστών κυκλωμάτων και συστημάτων ύδρευσης. Και παρόλο που θεωρούνται από τα πιο οικονομικά εξαρτήματα ενός λεβητοστασίου, είναι αυτά που όταν δεν λειτουργούν σωστά, μπορεί να συμβούν εξαιρετικά κοστοβόρες βλάβες.

Και όπως ισχύει για όλα τα εξαρτήματα, η συντήρησή τους μία φορά το χρόνο (με οπτικό έλεγχο για φθορές και έλεγχο πίεσης αέρα) είναι απαραίτητη και δεν πρέπει να αμελείται σε καμία περίπτωση.

 

*Η Κωνσταντία Λαμπρινίδου είναι διευθύνουσα σύμβουλος της Reflex Hellas.

Ελέγξτε επίσης

Το χρηματοδοτικό πρόγραμμα «Εξοικονομώ»: μαθήματα και βέλτιστες πρακτικές εξοικονομήσεως ενέργειας

Άρθρο του Απόστολου Ευθυμιάδη* 1. Εισαγωγή Ξεκίνησε ήδη η εφαρμογή τού νέου χρηματοδοτικού προγράμματος «Εξοικονομώ-Αυτονομώ» …