Otwarty schemat instalacji CO opiera się na stałym połączeniu obiegu z atmosferą przez otwarte naczynie wzbiorcze. Naczynie umieszcza się w najwyższym punkcie instalacji, a rury bezpieczeństwa i wzbiorcza muszą zapewniać swobodny przepływ wody oraz pary bez możliwości odcięcia zaworem.
Czym jest instalacja CO w układzie otwartym?
Układ otwarty to wodna instalacja centralnego ogrzewania, w której czynnik grzewczy pozostaje pośrednio w kontakcie z atmosferą. Kontakt ten zapewnia otwarte naczynie wzbiorcze. Podczas podgrzewania woda zwiększa objętość, a jej nadmiar może zostać przyjęty przez naczynie zamiast powodować niebezpieczny wzrost ciśnienia w przewodach.
Rozwiązanie stosuje się przede wszystkim przy kotłach na paliwo stałe i innych źródłach, których nie można natychmiast wyłączyć po zaniku zasilania lub przekroczeniu temperatury. Obieg może działać grawitacyjnie albo z pompą obiegową. W instalacji pompowej należy przewidzieć możliwość odprowadzania ciepła także po awarii pompy lub braku prądu.
Projekt i wykonanie trzeba oprzeć na dokumentacji producenta oraz wymaganiach właściwych dla instalacji wodnych, w tym PN-EN 12828 i zasadach doboru przewodów określanych przez PN-91/B-02413. Średnic rur nie dobiera się przypadkowo. Zależą one między innymi od mocy kotła, rodzaju obiegu i parametrów instalacji.
Elementy otwartego układu CO
Podstawowy układ obejmuje źródło ciepła, przewody obiegowe, odbiorniki ciepła i elementy zabezpieczające. W części związanej z otwartym naczyniem wzbiorczym należy przewidzieć:
- otwarte naczynie wzbiorcze,
- rurę bezpieczeństwa RB,
- rurę wzbiorczą RW,
- rurę odpowietrzającą RO,
- rurę przelewową RP,
- rurę sygnalizacyjną RS.
Przy obiegu wymuszonym stosuje się pompę obiegową. Zawór różnicowy może umożliwić przejście na obieg grawitacyjny, gdy pompa przestanie pracować. Jego zastosowanie, położenie i sposób włączenia muszą jednak wynikać z konkretnego projektu, schematu kotła oraz wymagań producenta.
Jak połączyć rury w układzie otwartym?
Najważniejsza zasada polega na zapewnieniu nieprzerwanej drogi między kotłem a otwartym naczyniem wzbiorczym. Naczynie powinno znajdować się powyżej najwyżej położonych elementów instalacji. Przewody prowadzi się tak, aby nie tworzyły miejsc, w których może zatrzymać się powietrze lub para, a ich spadki i średnice muszą odpowiadać przyjętemu schematowi oraz obliczeniom.
Rura bezpieczeństwa i rura wzbiorcza nie pełnią tej samej funkcji. RB chroni bezpośrednio źródło ciepła podczas przegrzania, natomiast RW służy do przyjmowania zmian objętości wody podczas normalnej pracy. W dokumentacji projektowej oba przewody powinny być jednoznacznie opisane, ponieważ ich zamiana może pozbawić kocioł wymaganej ochrony.
| Nazwa rury | Skrót | Funkcja | Wymogi techniczne |
|---|---|---|---|
| Rura bezpieczeństwa | RB | Odprowadza gorącą wodę i parę z kotła w sytuacji przegrzania. | Bez zaworów odcinających, z nieprzerwanym połączeniem z naczyniem wzbiorczym. |
| Rura wzbiorcza | RW | Przenosi przyrost objętości wody do naczynia wzbiorczego. | Bez możliwości odcięcia, prowadzona zgodnie z wymaganym spadkiem i doborem średnicy. |
| Rura odpowietrzająca | RO | Umożliwia ujście powietrza i pary z przestrzeni naczynia. | Nie może być zamykana zaworem, powinna być zabezpieczona przed zamarzaniem. |
| Rura przelewowa | RP | Odprowadza nadmiar wody z naczynia po przekroczeniu dopuszczalnego poziomu. | Wylot powinien być bezpieczny i widoczny, a przewód drożny przez cały czas. |
| Rura sygnalizacyjna | RS | Informuje o pojawieniu się wody w naczyniu lub o jego przepełnieniu. | Powinna umożliwiać łatwą kontrolę działania i nie może być zasłonięta. |
Naczynie wzbiorcze często znajduje się na poddaszu, dlatego trzeba uwzględnić straty ciepła i ryzyko zamarznięcia. Izolacja przewodów nie może jednak utrudniać dostępu do kontroli ani maskować nieszczelności. W instalacjach z kotłem na paliwo stałe warto także stosować rozwiązania ograniczające korozję niskotemperaturową. Jeżeli producent wymaga ochrony powrotu, temperatura wody powracającej do kotła nie powinna spadać poniżej wskazanej wartości, często przyjmuje się **55°C** jako granicę dla takich zabezpieczeń.
Co dzieje się podczas przegrzania kotła?
Otwarte zabezpieczenie działa pasywnie. Nie wymaga zadziałania automatyki ani zasilania elektrycznego, aby przejąć rozszerzającą się wodę. W uproszczeniu przebieg wygląda następująco:
- Woda w kotle zwiększa objętość wskutek wzrostu temperatury.
- Nadmiar czynnika przepływa przewodami wzbiorczymi do otwartego naczynia.
- Jeżeli dochodzi do wrzenia, para i bardzo gorąca woda mogą zostać odprowadzone drogą bezpieczeństwa.
- Naczynie przejmuje przyrost objętości, a rura przelewowa odprowadza nadmiar, gdy poziom przekroczy dopuszczalną wysokość.
- Ciśnienie nie narasta w sposób typowy dla zamkniętego, odciętego obiegu, co ogranicza ryzyko rozerwania przewodów lub kotła.
Warunkiem działania tego mechanizmu jest drożność przewodów. Zagięcie, zbyt mała średnica, korek powietrzny albo przypadkowo zamknięty zawór może przerwać drogę ujścia wody i pary.
Najważniejsze zasady bezpieczeństwa
Przed uruchomieniem instalacji trzeba sprawdzić elementy, które decydują o zachowaniu drożności i odporności układu:
- Nie montuj zaworów odcinających na rurze bezpieczeństwa RB.
- Nie montuj zaworów odcinających na rurze wzbiorczej RW, odpowietrzającej RO ani przelewowej RP.
- Nie zmniejszaj średnicy przewodów zabezpieczających względem wartości wynikających z projektu i wymagań kotła.
- Zabezpiecz naczynie oraz przewody prowadzone przez nieogrzewane poddasze przed zamarznięciem.
- Zapewnij widoczny i bezpieczny odpływ z rury przelewowej oraz możliwość kontroli rury sygnalizacyjnej.
- Sprawdź, czy obieg grawitacyjny może odprowadzić ciepło po zatrzymaniu pompy, jeżeli wymaga tego zastosowany schemat.
Na rurze bezpieczeństwa nie wolno instalować zaworu, który mógłby odciąć kocioł od otwartego naczynia wzbiorczego. Takie rozwiązanie usuwa podstawową ochronę przed skutkami przegrzania.
Jeżeli układ otwarty współpracuje z zamkniętą instalacją grzewczą, rozdzielenie obiegów wykonuje się zwykle przez wymiennik płytowy. Nie należy samodzielnie łączyć obu obiegów bez analizy hydraulicznej i sprawdzenia wymagań producenta urządzeń.
Kontrola i utrzymanie instalacji
W trakcie eksploatacji należy regularnie sprawdzać poziom wody w naczyniu, drożność przelewu i sygnalizacji oraz stan izolacji przewodów. Ubytek wody trzeba uzupełniać po znalezieniu przyczyny, ponieważ częste dopuszczanie świeżej wody zwiększa dopływ tlenu i sprzyja korozji stalowych elementów.
Kontroli wymagają także połączenia przy kotle, naczynie wzbiorcze i miejsca przejścia rur przez przegrody. Przy dużych instalacjach, kilku kotłach, układzie mieszanym albo wątpliwościach dotyczących średnic przewodów projekt i odbiór powinien wykonać instalator z odpowiednimi kwalifikacjami. Przed rozpaleniem kotła trzeba potwierdzić zgodność montażu z dokumentacją urządzenia oraz obowiązującymi wymaganiami technicznymi.
