Przyczyny zapowietrzania się kotłów węglowych w instalacjach c.o.

Częstą nieprawidłowością w funkcjonowaniu kotłów węglowych zarówno rusztowych, jak i podajnikowych jest samoczynne zapowietrzanie się kotła w czasie trwania sezonu grzewczego. Zjawisko to obniża sprawność przekazywania ciepła i powoduje niedogrzanie pomieszczeń położonych najdalej od źródła ciepła. A co najważniejsze z punktu widzenia użytkownika – zwiększa zużycie paliwa w kotle i powoduje niepotrzebne komplikacje eksploatacyjne. Każdy kocioł grzewczy jest wyposażony w odpowietrznik znajdujący się w najwyższym miejscu konstrukcyjnym wymiennika, a dodatkowo w każdej instalacji powinny być zamontowane odpowietrzniki ręczne lub automatyczne. Jednakże praktyka pokazuje, że zarówno ręczne, jak i automatyczne odpowietrzanie w takich przypadkach z reguły na niewiele się zdaje. Użytkownicy, często zgłaszając tę typową – ich zdaniem – usterkę, za przyczynę podają wadliwą konstrukcję kotła lub samego odpowietrznika. Doświadczenia serwisowe producentów kotłów często wskazują na inną, mniej oczywistą przyczynę powstawania zapowietrzenia układu.

Praktyka wykazuje, że najczęściej zapowietrzeniu ulegają kotły pracujące w układzie otwartym ze zbiornikiem wyrównawczym. To właśnie niewłaściwe umiejscowienie zbiornika wyrównawczego może prowadzić do niekontrolowanego zapowietrzania się całego układu centralnego ogrzewania. Dodatkowo ważnym aspektem jest właściwy dobór pomp obiegowych i ich umiejscowienie w układzie. Każda instalacja centralnego ogrzewania charakteryzuje się pewnymi parametrami pracy. Instalacja powinna być skonstruowana z uwzględnieniem strat hydraulicznych przepływu zarówno liniowych, jak i miejscowych. Należy pamiętać, że każdy odcinek rury instalacyjnej, każde rozgałęzienie oraz każdy grzejnik generuje pewne straty przepływu. Jest o tyle ważne, że w przypadku niezrozumienia zasad hydraulicznego przepływu cieczy, przy budowie instalacji może dojść do pewnych niekorzystnych zjawisk polegających właśnie na samoczynnym zapowietrzaniu się instalacji przez zbiornik wyrównawczy lub co gorsza odwróceniu obiegu w zbiorniku wyrównawczym podłączonym przepływowo do instalacji.

Decyduje wysokość zamontowani zbiornika wyrównawczego

Instalacja kotłowa nie pracuje na zbyt wysokim ciśnieniu. W normalnej eksploatacji wynosi ono około 0,5 do 1,5 bar. Zbiornik wyrównawczy zazwyczaj jest podłączony za pomocą jednej lub dwóch rur – rury bezpieczeństwa lub rury bezpieczeństwa i opadowej i umieszczony na odpowiedniej wysokości. Szacuje się, że każde 10 metrów wysokości statycznej słupa wody odpowiada ciśnieniu 1 bara.
A więc woda znajdująca się w zbiorniku wyrównawczym zamontowanym na wysokości 10 metrów ma ciśnienie wyższe od wody w układzie kotłowym o około 1 bar (0,1 MPa). Dobór rur bezpieczeństwa do zbiornika nie może być przypadkowy i wynika z pewnych uwarunkowań termodynamicznych.
Można dokonać przybliżonego sprawdzenia średnic, posługując się poniższymi wzorami:
• dla rury bezpieczeństwa
d = 15 + 1,4 x √Q
gdzie:
d – średnica rury bezpieczeństwa [mm]
Q – moc źródła ciepła (kotła) [kW]
• dla rury wzbiorczej (w przypadku podłączenia przepływowego zbiornika wyrównawczego)
d= 15 + 1,0 x √Q
gdzie:
d – średnica rury wzbiorczej [mm]
Q – moc źródła ciepła (kotła) [kW]
Zazwyczaj w praktyce, ze względu na uwarunkowania techniczne budynków, zbiorniki montuje się dużo niżej. Najgorszy z punktu widzenia hydrauliki jest układ instalacji w domu parterowym z płaskim dachem, gdzie zbiornik wyrównawczy jest montowany na ścianie w kotłowni niewiele wyżej od rur rozdzielających czynnik grzewczy. Wówczas prawie na pewno dochodzi do samoczynnego zapowietrzania się instalacji, gdyż wysokość statyczna ciśnienia generowana przez zbiornik wyrównawczy jest niższa od ciśnienia pracy instalacji i poprzez otwarty atmosferycznie zbiornik wyrównawczy powietrze zostaje zassane do instalacji. W takim przypadku uciążliwe codzienne odpowietrzanie nie daje rezultatu, bo układ sam się zapowietrza. Podobne sytuacje zdarzają nader często w instalacjach zabudowanych w innych budynkach, kiedy nie zostaną zachowane podstawowe zasady termodynamiki i hydrauliki przepływu cieczy. W większości przypadków jest możliwość usunięcia tej niesprawności poprzez zamontowanie zbiornika wyrównawczego wyżej. A w sytuacjach, kiedy nie jest to możliwe pozostaje jedynie zmiana wydajności pomp obiegowych lub przekonstruowanie całego obiegu grzewczego.

Odpowiedzi udzielił: Bartosz Kuźnik Inżynier Kontroli Jakości ZUG Elektromet

Instalnews - bezpłatny biuletyn e-czasopisma InstalReporter 11/2014 10/2014 09/2014