Układ otwarty to instalacja centralnego ogrzewania, w której woda grzewcza ma kontakt z atmosferą przez otwarte naczynie wzbiorcze. Naczynie przejmuje zwiększoną objętość wody podczas nagrzewania i ogranicza ryzyko niebezpiecznego wzrostu ciśnienia.
Czym jest układ otwarty i jak działa?
Woda zwiększa swoją objętość wraz ze wzrostem temperatury. W instalacji otwartej nadmiar objętości trafia do naczynia wzbiorczego, umieszczonego w najwyższym punkcie układu. Jego przestrzeń powietrzna pozostaje połączona z atmosferą, dlatego układ nie pracuje jak zamknięty zbiornik ciśnieniowy.
Ciśnienie w instalacji wynika głównie z wysokości słupa wody, czyli z ciśnienia hydrostatycznego. Naczynie pełni też funkcję punktu odpowietrzania. Przy prawidłowym wykonaniu instalacja może pracować grawitacyjnie albo z pompą obiegową.
Takie rozwiązanie często stosuje się przy kotłach na paliwo stałe i kominkach z płaszczem wodnym. Po rozpaleniu źródła ciepła nie da się natychmiast zatrzymać procesu spalania, więc możliwość odprowadzenia nadmiaru objętości i ciepła ma duże znaczenie dla bezpieczeństwa.
Naczynie wzbiorcze nie jest tym samym elementem co naczynie przeponowe. To drugie należy do układu zamkniętego i oddziela wodę od przestrzeni gazowej elastyczną membraną.
Z czego składa się układ otwarty?
Podstawowe elementy instalacji to:
- Kocioł grzewczy – źródło ciepła dla instalacji.
- Otwarte naczynie wzbiorcze – przejmuje przyrost objętości wody i zapewnia kontakt układu z atmosferą.
- Rura bezpieczeństwa – łączy źródło ciepła z naczyniem i umożliwia odprowadzenie nadmiaru wody lub pary.
- Rura wzbiorcza – doprowadza rozszerzającą się wodę do naczynia.
- Rura przelewowa – odprowadza nadmiar wody w bezpieczne miejsce.
- Rura odpowietrzająca – umożliwia ujście powietrza i pary z naczynia.
- Rura sygnalizacyjna – pozwala kontrolować poziom wody lub sygnalizuje przepełnienie.
- Zawór różnicowy – opcjonalny element instalacji z pompą, który może umożliwić obieg grawitacyjny po zaniku zasilania.
Schemat połączeń i funkcje rur przy naczyniu
Ideowy schemat można przedstawić następująco: kocioł jest połączony z instalacją grzewczą, a z jego obiegu wyprowadzone są rury prowadzące do otwartego naczynia wzbiorczego. Naczynie powinno znaleźć się nad źródłem ciepła, w najwyższym punkcie instalacji, aby rury pozostawały drożne i umożliwiały odpowietrzanie.
Poszczególne przewody pełnią różne funkcje:
- Rura wzbiorcza – odprowadza do naczynia wodę zwiększającą objętość podczas nagrzewania. Nie należy mylić jej z rurą bezpieczeństwa, mimo że obie tworzą bezpośrednie połączenie instalacji z naczyniem.
- Rura bezpieczeństwa – zapewnia drogę ujścia dla nadmiaru wody lub pary w razie przegrzania. Powinna mieć właściwie dobraną średnicę, możliwie prosty przebieg i pełną drożność.
- Rura przelewowa – odprowadza wodę, gdy jej poziom w naczyniu przekroczy dopuszczalną wysokość. Jej zakończenie powinno znajdować się w miejscu umożliwiającym bezpieczną obserwację wypływu.
- Rura odpowietrzająca – odprowadza powietrze i parę z naczynia. Nie może zostać zamknięta przez przypadkowo zamontowaną armaturę.
- Rura sygnalizacyjna – wskazuje stan napełnienia naczynia i może informować o nadmiernym wzroście poziomu wody.
Na rurze bezpieczeństwa i rurze wzbiorczej nie wolno montować zaworów odcinających. Zamknięcie któregoś z tych przewodów mogłoby odciąć kocioł od podstawowego zabezpieczenia. Przy doborze średnic, przebiegu i materiałów należy posłużyć się projektem instalacji oraz wymaganiami właściwych przepisów i norm, w tym PN-EN 12828.
Układ otwarty czy zamknięty?
| Cecha | Układ otwarty | Układ zamknięty |
|---|---|---|
| Zabezpieczenie | Otwarte naczynie wzbiorcze połączone z atmosferą | Naczynie przeponowe i zawór bezpieczeństwa |
| Źródła ciepła | Często kotły stałopalne i kominki z płaszczem wodnym | Najczęściej kotły gazowe, olejowe i elektryczne |
| Kontakt z powietrzem | Woda ma kontakt z atmosferą | Instalacja jest od niej oddzielona |
| Ryzyko eksploatacyjne | Większe ryzyko korozji i parowania wody | Większa wrażliwość na prawidłowe ciśnienie i działanie zabezpieczeń |
Układ zamknięty może współpracować także z kotłem na paliwo stałe, ale tylko wtedy, gdy urządzenie i instalacja mają wymagane zabezpieczenia przed przegrzaniem, na przykład wężownicę schładzającą, zawór zabezpieczenia termicznego lub inne rozwiązanie przewidziane przez projekt i producenta.
Na co uważać podczas montażu?
Naczynie wzbiorcze musi znajdować się w najwyższym punkcie instalacji i pozostawać zabezpieczone przed zamarzaniem. Zamarznięta woda może zablokować połączenie kotła z atmosferą, a tym samym pozbawić układ podstawowej drogi kompensacji objętości.
Pierwsze odcinki rur prowadzących od kotła powinny być wykonane z materiałów odpornych na wysoką temperaturę. Dotyczy to w szczególności rury bezpieczeństwa i wzbiorczej, a także odcinka rury przelewowej narażonego na działanie gorącej wody lub pary. Nie wolno zastępować prawidłowego projektu przypadkowym doborem średnic ani prowadzić rur w sposób tworzący przewężenia i syfony.
Jeżeli instalacja korzysta z pompy obiegowej, zawór różnicowy może pomóc w utrzymaniu obiegu grawitacyjnego podczas awarii pompy lub zaniku prądu. Nie zastępuje on jednak naczynia wzbiorczego ani drożnych rur zabezpieczających.
Najpoważniejszym błędem jest odcięcie kotła od naczynia wzbiorczego. Rury bezpieczeństwa i wzbiorcza muszą pozostawać drożne w każdych warunkach pracy.
Przy modernizacji starej instalacji albo wątpliwościach dotyczących średnic rur, położenia naczynia czy współpracy kotła z pompą potrzebny jest projektant lub instalator z uprawnieniami. W układach zabezpieczających źródło ciepła nie należy opierać się wyłącznie na schemacie znalezionym w internecie.
Instalacja centralnego ogrzewania powinna być zaprojektowana i wykonana zgodnie z dokumentacją techniczną, wymaganiami producenta urządzenia oraz obowiązującymi przepisami i normami.
