Rád bych se prosím zeptal nějakého zkušeného odborníka na správnou funkci pojišťovacího ventilu. V nově rekonstruované kotelně jsem instaloval pojišťovací ventil zn. Duco 1,5 bar, 1/2", 75 kW. Během tlakové zkoušky jsem ale zjistil, že tento ventil při tlaku 1,7 bar začne teprve nepatrně syčet a při tlaku cca 1,9 bar rázem otevře zcela naplno. Ventil pak zůstane plně otevřený až do tlaku cca 1,3 bar, kdy opět rázem zaklapne. Zkušebním médiem byl stlačený vzduch. Tlak jsem měřil manometrem do 2,5 bar s přesností 2%. Rád bych se proto zeptal, zda zjištěné chování pojistného ventilu je ještě v souladu s jeho specifikací. Také bych se rád zeptal, zda-li se nevyrábí i pojistné ventily s menší hysterezí nebo ještě lépe bez hystereze. Děkuji předem za Vaši pomoc.
Z mého dosavadního studia pojistných plynou odpověďi k mému původnímu dotazu: 1. Pojistné ventily pro ústřední topení se v reálu kontruují s přihlédnutím k možnosti odpouštění směsi vody a páry, což sebou nese vznik značných rázů, ventily konstruovsané jen na plyn nebo jen na kapaliny by na tomto místě nemusely obstát. 2. Pojistné ventily pro ÚT se vyrábějí jako normální (ČSN 13 4309-1), jejich odpouštěcí charakteristika se projevuje hysterézí a jejich otvírání a zavírání se děje převážně rychllým překlopením. 3. Většina výrobců nespecifikuje tlak při plném otevření a uzavírací tlak (discharge pressure, closing pressure). Jedním z mála výrobců, který toto specifikuje, je fy WATTS. Ta ve svých materiálech prakticky u každého ventilu garantuje p_max je menší 1,1 * p_o , p_u je větší 0,8 * p_o . Toto chování vyzdvihuje jako výhodu, odůvodněním je minimalizace ztrát topné vody a potřeba minimálního přetlaku pro otevření. 4. Zmíněný ventil DUCO jsem pro poučení rozebral. Proměřením geometrie jeho kuželky a sedla jsem zjistil, že jeho popsané chování poměrně přesně souhlasí s touto geometrií. Výrobce DUCO tlak při plném otevření a uzavírací tlak nespecifikuje. Charakteristika ventilu je tedy daná touto geometrií a nesouvisí s konkrétně nastaveným tlakem ventilu. 5. Z pohledu kvality se jeví jako velmi zajímavé ventily Flamco. Tento výrobce ale p_max a p_u také nespecifikuje. U svých ventilů ale dokonce uvádí, že jsou konstruované tak, aby po otevření co nejrychleji vypustili obsah topného systému. Z tohoto lze tedy očekávat, že jejich p_u bude velmi nízké. 6. Zdá se, že platí jistý vztah mezi velikostí hystereze a výkonem, pro jaký může být ventil použit. Čim větší hystereze, tim, větší výkon. Není to ale nic, co bych si dovolil s jistotou tvrdit. 7. Maximální pracovní teplota ventilů pro ÚT bývá 110 až 120 oC. Z toho je zřejmé, že na stav kdy, ventil odpouští páru, není tento konstruován (neboť její teplota je vždy o poznání vyšší). Z toho plyne, že při plnění jeho pojistné funkce může dojít k jeho částečné ztrátě funkčnosti. 8. Jak už zde bylo uvedeno, poj. ventil pro ÚT se dle norem dimenzuje jen na průchod páry. Pro bezpečnost je tedy zásadně důležité správné umístění ventilu tak, aby nebyl při odpouštění zahlcen vodou. Nejlépe je umístit jej do místa, přes které prochází pára z kotle a ve kterém se rovněž alespoň částečně zdržuje - např. na vzdušníku pro odvzdušnění těsně za výstupem z kotle. V tomto případě poj. ventil zafunguje tak, že vysaje a odpustí všechnu páru vyvinutou po jeho otevření (pára musí projít přes místo, odkud ventil vypouští). Přebytkem kapacity ventilu se v tomto případě odpouští topná voda. Tj. při zbytečně velké dimenzi ventilu se odpustí stejné množství páry (to je dáno výkonem kotle), zbytečně se ale zvýší rychylost odpouštění topné vody. Tedy když se použije (pozor - jen v uvedeném optimálním místě) 1" ventil místo vyhovujícího 1/2", dosažený max tlak bude prakticky shodný, voda z topení se ale vypustí 4 x rychleji. 9. Vodu z poj. ventilu je velmi vhodné odvést k odpadu. Z norem plyne požadavek, že tlaková ztráta na tomto potrubí nesmí překročit 10 % otevíracího tlaku ventilu. To je zřejmě myšleno pro páru, v reálu se do potrubí mezi páru vklíní i mnohem těžší voda. Při podcenění dimenzi tohoto potrubí pak bude pára v něm urychlovat vodu na nebezpečně vysokou rychlost a projeví se efekt tzv. vodního kladiva. Za 1/2" ventil je podle mne potřeba dát alepoň 1" potrubí. 10. Pokud se výstup poj. ventilu zapojí přímo do kanálu, tak voda s párou z něj vystupující svou teplotou tento kanál téměř jistě zničí. Je proto lepší nechat výstupní vodu vytéct na podlahu a do kanálu ji nechat volně odtéct vpustí. Je také nutné mít možnost výstup poj. ventilu kontrolovat, např. zda neprosakuje nebo zda správně odpouští. 11. Nikdy nelze předvídat co se doopravdy stane a jištění tepelného zdroje musí být 100%. Následky výbuchu kotle jsou katastrofální. 12. Var vody v kotli je opravdu až ta nejzazší možnost. Zdroj tepla musí být proto chráněn i proti přetopení, viz. příslušná norma.
Ok, tolik mé dosavadní postřehy. Některé jsou myslím celkem podstatné a obecně užitečně, tak je sem dávám. Co by mne samotného ještě zajímalo je, jaké předpisy a atesty by měl splnit pojistný ventil pro tepelné soustavy v budovách. To jest, co by mělo být správně uvedeno v prohlášení o shodě takového ventilu u nás v ČR. To je asi také dobré vědět. Možná by se pak víc vyselektovali výrobci napodobenin.
Ještě jsem si vzpoměl, velmi dobře specifikované a patrně i provedené poj. ventily pro ÚT jsou od OFFICINE RIGAMONTI. Některé ale asi nemusí stačit výkonově. Pokud je sem možné uvést prodejce v ČR, tak jej když tak doplním.
Udělal jsem si malou analýzu poměrů v pojistném ventilu při odpouštění, zde je:
Světlost vzdušníku je 100 mm. Držme se české normy ČSN EN 13384-1 (narozdíl od ČSN EN ISO 4126-1 je mnohem propracovanější), specifikaci pojistného ventilu pak uvažujme následující: DN 1/2” tlak otevírcí p_o 1,5 bar tlak při plném otevření p_max 1,7 bar tlak uzavírací p_u 1,2 bar průtočný průřez A_0 143 mm2 zar. výtokový součinitel alpha_d 0,57 typ ventilu: plnozdvižný Po otevření ventil rychle odpustí páru nahromaděnou v kotli a výstupním potrubí a dojde k zaplavení vzdušníku. Rychlost odpouštění páry Q_so je nyní několikanásobně větší než rychlost vývoje páry Q_si (při předimenzování ventilu). Ventil proto brzy nasaje vodu, čímž dojde k jeho “ucpání”. Vznikající pára odcházející výstupem kotle směřuje k vrcholu vzdušníku, zde je spolu s vodou nasávána do ventilu, snížení hladiny ve vzdušníku povede k obnovení plné výtokové rychlosti páry. Je tedy zřejmé že při přeimenzovaném ventilu zde platí: 1. ventilem se odpustí se všechna vyvíjená pára 2. ventil většinu doby (v závislosti na předimenzování) vypouští vodu 3. tím jak kondezuje pára nahromaděná v systému (horní potrubí, radiátory, …), klesá I úměrně tlak (díky bodu 1). Podívejme se na věc početně. Tlak při odpouštění vezměme 1,5 bar, teoretická výtoková rychlost vody je 17,3 m/s, při uvážení A_0 a alpa_d vychází odtoková rychlost vody Q_vo 1,41 l/s , tj 85 l/min, tj 5080 l/hod. Je-li v systému 1400 l vody, odpustí se za cca 17 minut, pak rychle poklesne tlak a začne se periodicky odpuštět pára. Při 1,5 baru, výkonu 24 kW, vzniká 5,8 l stlačené páry/s. Tu ventil odpouští rychlostí Q_so = 20 l/s. Činitel poměru času výtoku páry p bude: p * Q_so = 5,8 l/s, odtud p = 0,29. Jinak řečeno, 29 % času ventil zde odpouští páru a ve zbytku vodu. Skutečná průměrná rychlost vypouštění vody bude tedy snížena na (1-p)*1,41 = 1 l/s . Závěrem je, že umístění ventilu do místa, ve kterém se z principu hromadí pára, umožní při patřičném předimenzování ventilu úplný odfuk vyvíjené páry a systém se tak stane bezpečný proti přetlakování.
Teď by mne ještě zajímalo, co by se stalo při umístění potrubí na výstup ventilu (je potřeba odvést vodu směrem ke kanálu). Výstupem proudí pára a voda v poměru 14: 1 (objemově, je expandovaná). Průměrná hustota je 1000/15 = 66 kg/m3. Rychlost je 15 l/s, v potrubí světlosti 20 mm tomu odpovídá rychlost 48 m/s. Tomu odpovídá výchozí tlak (pro urychlení beze ztrát) 76 kPa. Je to opravdu velmi hrubý obrázek, 22 mm Cu trubka je na toto dost slabá, 28 by vyhověla lépe. Tolik jen další úvaha na cestě při hledání vhodného řešení.
Přeji dobrý den a posílám vřelé díky za zajímavé materiály. Výbuchy kotlů podle tohoto zdaleka nejsou jen minulostí 19. století, kdy požadavky na provoz a bezpečnost byly v plenkách. Zamrzlý ventil (pojistný?) na parní kotelně, to by člověk snad ani nečekal. Jinak ty ventily co běžně všude nacházím jsou tzv. normální, což de fakto znamená plnozdvihové, pracující nárazově s hysterezí. Snad jen u výrobce Armat jsem nalezl nabídku "menších" pojistných ventilů proporcionálních a nízkozdvižných. Viz zde: http://www.armat.cz/nerezove-pojistne-ventily-2.html
To s těmi požadavky na tlakové ztráty přívodu/odvodu jsem také zaregistroval. Mne zde spíš zaujal problém, kdy jsou ve výstupním potrubí za sebou naskládány různé fáze: pára-voda. Skutečné početní řešení by ale bylo trochu komplikovanější.
Jsou dva stavy kdy je v potrubí různá směs páry a vody. První je ve várnicích parního kotle kde je různý poměr parních bublin a vody a do systému je stále přiváděna tepelná energie. Tento jev je bez problémů a bez rázů. Druhý děj je v místě kde z nějakého důvodu dojde k vytvoření bubliny a následující sloupec vody je urychlen. V tomto okamžiku dochází k místnímu poklesu tlaku pohybem urychlené vody a zároveň vyzařováním tepelné energie stěnami na kterých dochází ke kondenzaci. Urychlený vodní sloupec se působením poklesu tlaku zastaví a proto že je zde ve vytvořeném prostoru podtlak dochází k zpětnému proudění a urychlení sloupce vody na rychlost odpovídající tlakovému spádu a místním odporům průtoku. V okamžiku kdy se takto urychlený sloupec vody zastaví při zmizení bubliny o stojící vodu dojde k rázu a tento ráz je funkcí rychlostí pohybujícího se media. Je podstatný rozdíl zda ráz vznikne v nějaké velké rouře nebo v malé. Zde do děje hovoří urychlená hmota.
Dobrý večer. Tak je to roura, v níž se velmi pomalu pohybuje voda (ve srovnání s rychlostí, jakou by se tam mohla pohybovat pára), takže pára tam u výpusti poj. ventilu bude dosahovat prakticky plného tlaku. Nyní máme stav, kdy u ventilu je plný tlak (voda je tam těžký špunt), na druhém konci je tlak atmosférický. Pára zažne předávat svou energii adiabatickým rozpínáním vodě, tím ji urychluje na značnou rychlost a ta pak tvrdě naráží do všeho, co jí stojí v cestě. Byla to sytá pára, takže část jí přitom zkondenzuje (na to jsou tabulky nebo lépe např. i-s diagram vody), v žádném případě ale v normální trubce nezkondenzuje všechna. O trubce, kde by zkondenzovala všechna a část se jí dokoncepřeměnila na led také už něco vím, to je ale z úplně jiného soudku. Samozřejmě, té plynem urychlené kapalině se říká vodní kladivo, neboť je v ní naakumulovaná relativně značná energie, vydává to strašné rány a možná se i přitom něco utrhne. Jak je vidět, je to dost složitý děj, já jsem se v tom propočtu na to pokusil podívat trochu jednodušším pohledem. Samozřejmě, použijeme-li dostatečně silnou trubku, tak bude klid. Rychlosti se omezí a pára se uškrtí na tom pojistném ventilu.
Vlastně kdybychom to chtěli propočíst přesně, bylo by to velmi jednoduché. Známe objemový poměr vypouštené vody a páry. Představili bychom si proto dost dlouhou trubku, do ní bychom naplnili díl vody a za ní hned odpovídající díl plně stlačené páry (škrcení na uvažovaném plnozdvižném poj. ventilu zde bude zanedbatelné). Pak bychom vodou myšlenkově posunuli na konec trubky, zjistili energii páry po adiabatické expanzi a zjištěný rozdíl (oproti předchozímu stavu) přičetli kinetické enerrgii vody. Zdá se mi to jako docela hezká ale jednoduchá školní úloha na praktické procvičení termodynamiky a mechaniky.
Jo jo takhle to vypadá jednoduše ale když se rozběhnou roury DN 300 to je potom dílo. Tento jev vziká na místech kde dochází k poklesu protitlaku a klesá zde tlak pod úroveň danou sytostí. Pára na rozdíl od plynů dokáže zkondenzovat. Bubliny uvolněných plynů jsou zanedbatelné a nedokážou děj ovlivnit.
Tomu moc nerozumím, poklesu tlaku bude odpovídat nárůst podílu vody, nikdy to ale nedojde až na 0% páry. Vezmu příklad: p1_a = 3,5 bar, T1 = 138,8 oC, x = 100%, s1 = 6,94 kJ.kg/K, p2_a = např. 1,5 bar, T2 = 111,3 oC, s2 = 6,94 kJ.kg/K, x = 95,2 %. i1 = 2732,4 kJ/kg, i2 = 2577,1 kJ/kg, uk = i1 - i2 = 155,3 kJ/kg, uvažme dříve stanovený poměr p = 0,011 kg páry / 1 kg vody (odpouštění), pak 1 kg vody získá 1,70 kJ energie, tj. rychlost v_vody = 58 m/s. To je stejné, jako když to kilo spadne z výšky 174 m. Tak to už opravdu něco hrozného a musí se něco ulomit. Když tak to prosím zkontrolujte podle svých zdrojů, jestli jsem neudělal někde chybu. Mohu prosím vědět, kde jste zažil tento děj s 300 mm rourami? Ještě jen zajímavost, znám jedno praktické uplatnění tohoto děje, je jím parní ejektor pro dočerpávání tlakové vody zpět do parního kotle.
Jen pro úplnost dodám, že ten početní případ odpovídá stavu, kdy průřez potrubí za ventilem je srovnatelný nebo menší, než je průřez pojišťovacího ventilu - stav kdy škrcení ventilem není rozhodující. Jde tedy o teoretické maximum, v reálu tam bude vždy silnější trubka a tedy menší rychlost. Např. v mém případě tam dám za 1/2" ventil Cu trubku 28 mm.
Též jsem se věnoval rozboru dějů. 1) celý systém se bude při provozu pohybovat v tlakové úrovni mezi 2m+ hydrostatická výška topného systému a 2,3 bary kdy by měl otvírat pojišťovací venti pro daný systém (viz návod na použití kotle Dakon) 2) při řešení problematiky je třeba vycházet z reálného nastavení to znamená že v případě provozního problému vzniklého výpadkem napájení cirkulačního čerpadla dojde nejdříve k úplnému uzavření vzduchové klapky a kotel přejde na výkon menší než minimální. Pro další vyhodnocování uvažujme s výkonem 40% výkonu jmenovitého. Tento výkon je 9,6 kW. Pokud není správně nastavené zavírání dusivky není možno s tím počítat protože navrhnout zařízení úplně blbuvzdorné není možné (finančně nereálné). 3) U uvedeného zařízení je základní otvírací tlak pojišťovacího ventilu 2,6 bar. Tomuto tlaku odpovídá teplota na mezi sytosti 139,865 stC. Entalpie vody pro uvedenou teplotu je 588,5281 kJ/kg, entalpie páry na mezi sytosti je 2732,9046 kJ/kg. Přísun energie do systému 9,6 kW odpovídá 34560 kJ. To znamená že tato energie je schopná odpařit 16,1165 kg vody za hodinu. Při obsahu kotle 57 l a expanzní nádobě, která má rezervu 44 l to pokládám za nezajímavé. 4) Běžný požadavek na provoz kotlů je "NENECHÁVAT KOTEL BEZ DOZORU". 5) Dnešní kotle jsou vybaveny dochlazovacím zařízením. Pokud nemáte možnost zapojení dochlazovacího zařízení (není k dispozici zdroj tlakové vody) je vhodné topný systém neuzavírat a použít otevřenou expanzní nádobu. Pokud trváte na uzavřeném topném systému je nutno systém vybavit dostatečně velkým záložním zdrojem který umožní zařízení bezpečně odstavit.
Dobrý den. Mně víc na tom vadí to, že věc je řešená z hlediska bezpečnosti normami a přes to mi to vůbec nepřipadá bezpečné. Jednoduše a prostě je ventil nadimenzován na průchod páry, v mnoha případech jej ale převážně ucpe voda s cca 500x vyšší hustotou, takže tlak pak může opravdu tlak nekontrolovaně růst (ventil by musel mít 22 x větší průřez než se navrhuje). Výše jsem spíš jen navrhl malé opatření, které tomu zabrání.
Je myslím důležité si všimnout toho, že s velikostí aktuálního výkonu se bude měnit rychlost úniku vody ze systému jen minimálně (vztaženo alespoň na ten analyzovaný případ), místo toho se bude měnít ten činitel p. Já moc neuznávám takováta krycí slova "nenechávat kotel bez dozoru", tedy alespoň pokud na tom má záležet bezpečnost (rozmetání domu je už velké nebezpečí). Jde o věc dlouhou dobou provozu, normální člověk se zdrží někde 50 minut a má být zadělano na výbuch kotle? To bych za dostatečně zabezpečené nikdy nepovažoval.
Prostě pokud jsem v tom předchozím rozboru se nedopustil nějaké chyby, tak tlak může podstatně převýšit tlak uvolnění poj. ventilu. Ono to většinou sice vydrží ale jen díky tomu, že je kotel naštěstí pevnostně předimenzován. Ono mnoho zabezpečení fungujících napůl je nakonec vždy horší než jedno fungující spolehlivě.
Vzpoměl jsem si na jeden příklad z reálného života, kdy došlo k úplnému vyvaření kotle. Šlo o zplyňovací kotel Verner (typ přesně nevím) a stalo se to za jedné bouřlivé noci. I když venku byla silná bouřka, tak všichni doma spali. Navíc pan majitel nebyl doma, protože pracuje daleko od domova. Co se nestalo, vichřice vyřadila el. vedení, v takovém případě kotel Verner odstaví ventilátor, tím se mu přiklapne vzduchová klapka na magnet a vydává minimální výkon, který by v pohodě na samotíž odcestoval pryč (i když teplota do domu byla na noc přivřená). Jenže venku řádila vichřice a ta se dostala větracím vstupem do kotelny, klapku odtrhla od magnetu a rozfičela kotel odstavený na stáložár na plný výkon. Pojišťák sice zabral a skončilo to úplným vypuštěním vody (vedle kotle je 200 L kotlové vody v zásobníku). Kotel Verner je zřejmě neskutečný držák, neboť to ustál bez nějakého šrámu. Povězte ale, k čemu jsou v tomto případě všechny ty bláboly o nutnosti "nenechávat kotel bez dozoru", teorie o tom, že kotel nepojede na plný výkon a podobně. Nezlobte se na mne ale pokud zde hrozí skutečné nebezpečí značných materiálních škod a ohrožení života, tak systém musí navržen tak, aby byl bezpečný za všech okolností. Zde se sice nic nestalo, možná ale jen proto, že kotel je vyroben z extrémně silného plechu, neboť výrobce se tím snažil prodloužit jeho jinak celkem krátkou životnost (tedy krátkou ve většině instalací). Jedním z opatření, které jsem tehdy majiteli navrhl, bylo hermetické utěsnění kotelny, sundání nesmyslů z komína (omezovače vlivu větru na tah) a přivedení vzduchu do kotelny průduchem v komíně. Kotel má po úpravě samozřejmě stabilní tah bez ohledu na vnější povětří.
Jedná se o jištění uzavřeného systému ÚT s akumulační nádrží (1200 L) a kotlem na tuhá paliva (DAKON DOR 24) a ohřívačem TUV 200 L (v něm je akumulační kotlová voda). Zatím předpokládám, že jeden ventil na nižší tlak umístím nad aku nádrž, ten by odpouštěl jen páru. Druhý ventil na vyšší tlak pak dám na vzduchojem těsně za kotlem. Zatím ale v tom tápu a musím to ještě zvážit. Klasika by samozřejmě bylo dát jeden ventil za kotel, dimenze 3/4", tlak vyhovující kotli 1,8 bar.
Vnitřní síla pojistného ventilu vzniká účinkem přetlaku pracovní látky na spodní plochu kuželky. Vnější síla ventilu je opačného smyslu než vnitřní síla a u přímočinných pojistných ventilů je obvykle vyvozena pružinou nebo závažím a hmotností pohyblivých součástí. Na souhře vnějších a vnitřních sil závisí správná funkce ventilu. Provozní přetlak se má pohybovat pod hranicí otevíracího přetlaku, neměl by ji ani krátkodobě překračovat. Opětovná těsnost ventilu po odfuku nastane až po poklesu o cca 15% - tato hodnota je uvedena v osvědčení ventilu. Pojistný ventil musí být za provozu těsný, je proto třeba zajistit, aby nedocházelo k jeho častému otevírání. Na opotřebování pracovních sedel mají vliv nečistoty unášené pracovní látkou při odfuku korozních produktů, okují, nečistot aj, Netěsnost ventilů bývá velmi častá zejména u ohřívačů vody, kde jsou pojistné ventily většinou nastaveny na otevírací přetlak 0,63 MPa, v nočních hodinách se zvýší vstupní tlak studené vody a při jejím ohřevu je tato hodnota překonána. pojistný ventil pak podchází dlouhou dobu, dojde k znečištění sedel a ventil je pak netěsný trvale. Pomáhá osazení redukčního ventilu na vstupu studené vody, lepším řešením je ale instalace expanzní nádoby HYPRESS vhodné velikosti. Odfuková trubka pojistného ventilu i ohřívače vody by opět měla být na konci viditelná, trvalé zavedení do odpadu znemožní kontrolu funkce pojistného ventilu. http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=521
Autor: Alois Matěják ATZ Datum: 01.02.1994 00:00 odpovědět nahoru Problematiku částečně řeší čl.11.2 ČSN 13 4309 část 2 . Technické požadavky : „U déle skladovaných pojistných ventilů se před jejich uvedením do provozu doporučuje provést jejich prohlídku a přezkoušení otevíracího tlaku po pohyblivost kuželky a těsnosti“. Problém zůstává ve výrazu co je „u déle skladovaných“. Jsou-li dodržené podmínky čl.11.1, pojistný ventil má řádné osvědčení a nejsou poškozeny plomby, postačí dle mého mínění provést při uvádění TNS do provozu odzkoušení pohyblivosti kuželky. Většinou však revizní technik neví , v jakých podmínkách byl pojistný ventil skladován a může pouze při prohlídce před jeho namontováním usuzovat , v jakém stavu pojistný ventil je. Bude-li mít sebemenší pochybnosti , doporučuji provést odzkoušení funkčnosti , ale i správnosti nastavení otevíracího přetlaku“po“ a těsnosti ventilu na zkušební stolici. Toto je nutno provést vždy, jsou-li poškozeny plomby, pojistný ventil nemá řádné osvědčení , tovární štítek (nebo vyražené údaje na tělese) nebo nesouhlasí-li údaje v osvědčení s údaji na štítku nebo na výfukové přírubě ventilu, nebo jsou-li tyto údaje nečitelné . Při kontrole nutno postupovat dle čl.8.2. http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=11&i=100029
Alespoň dodatečně Vám děkuji za obsažný a užitečný komentář. V tomto oboru jsem laik a tak jsem byl nyní trochu zahlcen těmi všemi informacemi z norem. Asi si řeknete proč se tím laik vůbec zabývá. Plně s vámi souhlasím, mne k tomu trochu donutily výslekdy práce některých dnešních odborníků v oboru projekce (voda-plyn)-topení. Z doporučených norem je moc pěkně udělaná řada ČSN 13 4309-x (Průmyslové armatury. Pojistné ventily…), část 1 by měl znát asi každý z oboru. Mezinárodní ekvivalent ČSN EN ISO 4126-1 zdaleka tak pěkný a jasný už není. Je zde dobře vidět kvalita bývalých českých norem. Nakonec jedno moc pěkné pojednání (v AJ) o pojistných ventilech jsem nalezl zde: http://www.spiraxsarco.com/resources/steam-engineering-tutorials/safety-valves.asp . Můj případ použití pojistného ventilu je zabezpečení ústředního topení se zdrojem tepla na tuhá paliva proti přetlaku. K tomu jsem našel mimo jiné normu ČSN EN 12828 (Tepelné soustavy v budovách - Navrhování teplovodních tepelných soustav). Z ní mimo jiné plyne jeden opomíjený ale veledůležitý fakt s dopadem na bezpečnost: pro kotle se pojišťovací ventily dimenzují tak, že na vstupu (i výstupu) ventilu se počítá jen s čistou párou. Když se ale podívám sem na fotky na tzb-info a nebo i do kotelen v mém okolí, tak zde běžně nacházím pojistné ventily umístěné na zpátečce do kotle (nebo někde v její blízkosti, např. u 3-cestného ventilu). Takový ventil místo páry může vypouštět jen vodu a výkonově tedy nemůže v žádném případě stačit. Uvedená chyba je sice častá ale zřejmá. Mne víc zajímal případ, kdy je vše podle předpisů – tedy ventil je buď přímo na horní části kotle nebo na výstupním neuzaviratelném potrubí do max vzdálenosti 20 x D potrubí. Popisovat přesně a kompletně to co se děje v topné soustavě po odpojení tepelné zátěže od zdroje by zde asi nebylo dobré, je to kompletně dynamický a provázaný děj, takový, jaký je nakonec nejlépe popisovat matematicky. Já zde z něj se proto zde pokusím ve zkratce nasimulovat jen jednotlivé faze: 1. Fáze kdy teplota kotle je menší než teplota varu: vlivem dodávaného a nikam neodváděného tepla rychle roste teplota, tlak se nijak zvlášť nemění. 2. Teplota v kotli dosáhla bodu varu: tepelný výkon se v kotli přeměňuje na páru o velkém objemu (při tlaku 2,6 bar je to 0,011 kg/s, to je 5,7 l/s). Tak velký objem se nestačí odvádět, čímž v kotli lokálně roste tlak a teplota. Voda z kotle nyní vytéká především zpátečkou do expanzí, výstupem z kotle se tlačí pára vzhůru (samotná nebo v počátku s vodou) a postupně kompletně vyplňuje výstupní potrubí a vše co je nad ním. V horním prostoru kotle se pak udržuje část vyvíjené páry (při velkém výkonu), tlak v systému rychle stoupá. 3. Otevřel pojistný ventil, předpokládejme že je plnozdvižný, který odpouští ihned celou svou kapacitou. Od tohoto okamžiku proudí pára z kotle velkou rychlostí ven, tlak v kotli rychle klesá, proud vody ve vratném potrubí se otočí a voda teče z expanzí zpět do kotle. Současně s tím do kotle samospádem natéká voda z ostatních částí topného systemu, hladina v kotli a jeho výstupu proto vice či méně rychle roste (dle dimenze připojení). V této fázi ventil odpouští čistou páru. 4. Hladina dosáhla hrdla pojistného ventilu, ventil nasaje směs vody a páry. Tu ventil nestačí odvádět, dochází proto znovu k hromadění páry, lokálnímu nárůstu tlaku a vytlačování vody z kotle, tím se hladina sníží a ventil odpustí velkou rychlostí jen páru. Rychlost odfukování vody se v případě dostatečné dimenze ventilu bude rovnat rychlosti přítoku vody do kotle (samospádem z topení). Bude-li ventil nadimenzovaný jen na páru, dojde zřejmě k velkému nárůstu tlaku. Celý proces bude provázen hrůzostrašnými rázy (vodní kladivo), to je tím, jak se vyfukuje voda s párou a voda se tak urychluje na vysokou rychlost páry. 5. Hladina vody se nakonec definivně odpustí pod úroveň hrdla ventilu, dojde k rychlému odpuštění přetlaku a k “zaklapnutí” ventilu. Ventil pak občas odfoukne páru. 6. Nízká hladina vody v kotli způsobí přehřátí kotlového tělesa, ztrátu pevnosti, jeho vyboulení vlivem vnitřního tlaku a vlastního pnutí v materiálu, nastane tedy nevratném poškození. Tolik jen hrubý scénář, skutečnost se může lišit. Pokud například bude vedle kotle stát akumulační nádrž připojená ke kotli dostatečně silným potrubím, všechna vyvíjená pára se pak snadno stihne přesouvat do vrchu akumulační nádrže, takže v kotli a ani ve výstupním potrubí nedojde k poklesu hladiny. Ventil pak bude odpouštět převážně vodu s bublinami páry a tlak tak rychle poroste. Pokud se nějak zásadně nemýlím tak z toho plyne, že nejen součásná praxe je nedostatečná, ale i současné předpisy jsou nedostatečné. Nedostatečné alespoň z toho pohledu, že dojde-li k varu v topení při plném výkonu, tak systém se může stát nebezpečným. Například 1/2" ventilem na 1,5 bar lze dnes jistit kotel do 75 kW, tomu by odpovídal odtok cca 18 l/s, to je rychlost proudění ve ventilu cca 160 m/s. Tlak, jaký by urychlil vodu na tuto rychlost, je 12,8 MPa, to je 85 krát víc než našich 1,5 bar (odpovídajících páře). Pravda, tento problém je v současnosti řešen požadavkem na omezení teploty vody v kotli, k varu tedy nemůže dojít. Přes to se mi ale zdají současné předpisy na navrhování jištění otopných soustav proti přetlaku jako nedostatečné a rád bych to řešil spolehlivěji. Budu velmi rád, sdělíte-li zde váš názor na tuto problematiku.
Dobrý večer, pane Jakeš, jak tak koukám, až takový laik nejste. Dokážete informace nalézt a především vyselektovat to podstatné.
Co se týká praxe, určitě se o své zkušenosti rád podělí i Vláďa Křen.
Sice jsem kdysi dávno "zažil" výbuch kotel Slatina (1000 kW) (naštěstí jsem ještě nebyl na kotelně), aktuální informace týkající se bezpečnosti na základě dnes platných norem a předpisů vám určitě sdělí pan Alois Matěják. Zkuste se na něj obrátit :
Diskuse na podobné téma (co se týká umístění pojistného ventilu) již zde proběhla :
Autor: Libor Směja Datum: 01.10.2009 15:18 odpovědět upozornit redakci reakce na ... Chybi Vam tam pojistny usek na vystupu z kotle max. 20xd od vystupu z kotle. Kazde cerpadlo navic je az 1050 Kc rocne navic. Co tak misto 4-cestneho pouzit 3-cestny, ktery je zrovna pro tento zpusob regulace a zapojeni vhodnejsi ?
Autor: Josef Kukla Datum: 01.10.2009 16:48 odpovědět upozornit redakci reakce na ... Dobrý den ,bavil jsem se s dodavatelem kotle ekoperfekt a ty požadují zapojení dle přiloženého plánku jinak nepotvrdí záruční list.
Autor: Libor Směja reakce na ... Hmm. Tak to nevim co Vam na to rekne likvidator pojistovny, az po nem budete chtit pojistku pokud se neco stane.
Videl jsem explozi automatu na uhli v roce 2004. Pul baraku srovnano se zemi a kotel i bojler byl 50 metru od kotelny na cizim pozemku - zasahovaly tam 4 zachranne sbory. Likvidator sel po chybe, tu nasel, firma co to tam delala nebyla pojistena, majitel nedostal nic. Neslo o to, co bylo v navodu, slo o to, co rikala platna norma v den instalace, tj. 3 mesice pred tim, nez to "řachlo" :-) Fotky bych nekde nasel, ale moc tam na nich stejne neni videt. Vsude povalene osobni veci ze sousednich mistnosti a na miste kotle par kachlicek.
Autor: Petr Stoll Datum: 01.10.2009 18:52 odpovědět upozornit redakci reakce na ... 2. Každá otopná soustava musí být opatřena spolehlivým pojistným ventilem. Pojistný ventil musí odpovídat ČSN l3 4309, 06 0830,69 0010. Musí být umístěn v pojistném místě zdroje tzn. přímo na nejvyšším místě zdroje nebo na výstupním potrubí max.ve vzdálenosti 20 D potrubí, před uzavírací armaturou. Světlost (průtočné množství)musí být vypočtena dle ČSN l3 4309 a ČSN 06 0830.Výkon má být rozdělen maximálně na tři pojistné ventily.Pojistné potrubí musí mít stejný DN jako pojistný ventil. http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=219&z=2
Autor: PUK PUK Datum: 02.10.2009 13:56 odpovědět upozornit redakci reakce na ... A pane Švejo, můžu Vás poprosit o jednu laskavost. Víte, jsem rád, že mě tady popisujete co kde a jak mám připojit. Jsem Vám za to opravdu vděčen, ale popisujete mi to ve Vašem žargonu, kterému opravdu nerozumím. Neznám normy a nic mi to neříká. Nežiju tím a neživí mě to. Byl by jste tak ochotný a řekl mi, kde mám přesně co dát. Jestli to dobře chápu, tak mám dát pojišťovák hned za termomanometr, nebo se pletu? (Bude to cca 30cm za kotlem a jestli dobře chápu, tak má mít stejný průměr jako trubka tzn. v mém případě 1 1/2")
Autor: Libor Směja Datum: 02.10.2009 20:25 odpovědět upozornit redakci reakce na ... Pokud mate trubku 1 1/2" (6/4"), tak by jste mel mit manometr i pojistny ventil maximalne 20x vnitrni prumer trubky, tj. 20 x cca 42mm = cca 840mm od pripojovaciho mista na kotli.
Pozor na to, ze to musi byt v nejvyssim pripojovacim miste. Neridte se vystupem z kotle, nebot jsou kotle i z protiproudym vymenikem a ty maji vystup(stupacku) dole a vstup do kotle (zpatecku) nahore.
Ten pojistny ventil ma nekolik funkci a jedna z nich je, ze musi umet zajistit, aby mohla i pripadna para pri pretopeni kotle odejit do atmosfery.
Jinak prosim vsechny, aby prepad z tohoto pojistneho ventilu zaustili do kanalizace. Videl jsem jiz dost vytopenych kotelen, kdy z duvodu otevreni pojistneho ventilu a nasledneho nedosednuti sedla ventilu (necistota na sedla atd.) doslo k vytopeni. Neni to nic pekneho, kdyz Vam cela soustava (napr. 0,5m3 ne zrovna ciste vody) zaplavi kotelnu a i sklad paliva.
Autor: Petr Stoll Datum: 02.10.2009 09:17 odpovědět upozornit redakci reakce na ... Podstatnou změnou je zavedení nových výrazů a nebo jejich nové definování : "3.13. pojistné místo :horní část zdroje tepla a část výstupního potrubí ze zdroje tepla končící ve vzdálenosti nejvýše 20 DN výstupního potrubí od hrdla . U redukčních zařízení se za pojistné místo považuje i úsek až k nejbližšímu rozdělovači , včetně tohoto rozdělovače. 3.14. pojistný úsek : část otopné soustavy , ve které je zdroj tepla, je vymezen uzavíracími armaturami na vstupu a na výstupu ze zdroje tepla . poznámka autora : u ohříváků TUV je to zpětná armatura na studené vodě. 3.18. pojistné potrubí : potrubí propojující pojistné zařízení s pojistným místem. 3.19. neutrální bod : místo v otopné soustavě , kde je napojeno expanzní zařízení poznámka autora : neutrální bod je zpravidla totožný s expanzním bodem. 3.20. expanzní zařízení : součást zabezpečovacího zařízení vodních soustav ústředního vytápění umožňující : - vyrovnání změn roztažnosti vody soustavy bez její zbytečné ztráty - udržení přetlaku v otopné soustavě v předepsaných mezích , - samočinné , popř. automatické doplňování vody do otopné soustavy při jejich drobných netěsnostech , nevyvolávajících rychlou ztrátu pracovní látky. 3.21. expanzní potrubí : potrubí propojující expanzní zařízení s neutrálním bodem ".
Zásadní je znění textu čl. 6.2.1.: " Pojistné zařízení musí být umístěno v pojistném místě. Dále musí být v pojistném místě osazen teploměr a tlakoměr , snímače tlaku a teploty a případně i snímač nedostatku vody." Stať ohřevu TUV byla celá zjednodušena a zeštíhlena. Nezáleží již na primeru . Zásadní je článek 7.2 , který určuje výstroj ohříváku , včetně přívodu studené vody. Pojistný ventil a manometr může být na pojistném úseku a je na projektantovi,aby podle místních podmínek, parametrů primeru , velikosti nádoby, konstrukce nádoby, rozhodl, zda pojistný ventil bude na studené vodě , na plášti nebo na potrubí výstupu TUV. Nedostatkem je,že není v normě uvedena povinnost regulace teploty a její max.hodnota 65oC . Dle mého mínění nutno chápat regulaci teploty 65o C jako zabezpečovací zařízení a nestačí jen odvolání na normu ČSN 06 0320. Některé problémy , které neobsahuje nová ČSN 06 0830 budou přesunuty do ČSN 06 0310 - "Ústřední vytápění. Projektování a montáž." a ČSN 06 0320 - "Ohřívání užitkování vody. Navrhování a projektování ", které se v současné době též zásadně přepracovávají. http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=191 http://forum.tzb-info.cz/108480-musi-byt-pojistovaci-ventil-na-topne-strane http://forum.tzb-info.cz/108480-musi-byt-pojistovaci-ventil-na-topne-strane http://forum.tzb-info.cz/104014-automaticky-kotel-s-litinovym-vymenikem-eko-perfekt/strana-11
Pan Maťeják je zřejmě osoba nejvýše povolaná, sám tuto autoritu jako laik ale kontaktovat asi nebudu. Pokud by vám ale mé připomínky k nedostatečnosti předpisů pro výběr, dimenzování a umísťování pojistných ventilů připadali opodstatněné, učiňte tak prosím za mne. Samozřejmě, dovolí-li vám to váš čas. Děkuji.
Činost pojišťovacího ventilu je v mezích. Pojišťovací ventil těchto rozměrů má vždy hysterezi. Pouze tzv. impulzní ventily mají přísně definovaný průběh otvírání / zavírání. Pokud se zruší impulzní systém (ztráta pracovního media) funguje opět ventil jako pružiňák se všemi nectnostmi.
Mrkal jsem do příslušných norem (ČSN i ČSN EN ISO - viz výše) a podle nich by mi vyšlo, že ventil je vadný. Na druhou stranu jsem se v tom ale moc nevrtal a uvědomil si, že ventil může být nastaven na činnost při určité pracovní teplotě a proto při zkoušení při teplotě okolí má jiné parametry.
Nějak mi nesedí tlakové vyložení pojišťovacího ventilu. Jak je vysoký topný systém, kde je v topném systému kotel umístěn, na jaký tlak je nastaven expanzomat?
Zde posílám ony údaje: hydrostatická výška sloupce k exp. nádrži: 2,62 m, výška exp. nádrže ode dna kotle: 2,2 m, nahuštění exp. nádrže 0,6 bar, dopuštění vodou na 0,7 bar, tlak v systému po natopení 1,1 bar, celk. objem vody v systému 1500 l. Objem exp. nádrží je 300 l, natopení je zde na 94 oC. Nádrže jsou 3 vedle sebe po 100 l. Pojistný ventil jsem plánoval použít 1,5 bar.
Zatím předpokládám, že jeden poj. ventil dám na vrchol aku nádrže, ten by měl mít tlak 1,5 bar, druhý pak dám na vzdušník těsně za kotel, předpokládám 2,0 bar. To znamená, že pokud bude nádrž připojená, bude to odfukovat jen čistou páru (veškerá pára z kotle odchází do nádrže) a pokud se stane nevím co, tak zabere ten druhý ventil a vypustí to i s vodou z topení.
Vzhledem k malým rychlostem v topném systému je tlak v celém topném systému stejný pouze rozdíly definované rozdíly výšek. Určit že přes pojišťovací ventil půjde pouze pára je poněkud zkreslená představa. Když už dojde k odfuku tak je to malé pšouknutí. Nemáte velký bubnový kotel ale kotel s malým výkonem který nedokáže při správné funkci pojišťovacího ventilu nic udělat. Kotle na tuhá paliva se chovají podle jednoho scénáře. Při ztrátě průtoku sice nastoupá teplota na jejich výstupu ale začne se ohřívat celý obsah a taky kov kotle. To celý děj hodně zpomalí. Současně se samotížně vyrovnávají teploty v kotli a tím se ohřívá i vstupní oblast kde je topná voda nejchladnější. Zároveň stoupá teplota i v koncových plochách a kotel se začne sám ochlazovat do komína. Tak že na nějaký vývin páry zůstane minimum energie. Volba pojišťovacího ventilu o nižším otvíracím tlaku omezuje správnou funkci topného systému. U takto malých tlaků se nedá vyloučit určitá hystereze během otvíracího a zavíracího procesu ventilu. Instalovat na kotlík impulzní ventil který stojí víc než celý topný systém je nesmysl.
No nevím, v případě že v kotli začne vřít voda a uvolňovat se pára rychlosti 5,8 l/s @ 2,6 bar, tak voda poletí z kotle do expanzí trubkou sv. 20 mm teoretickou rychlostí 18,5 m/s, odpovídající tlakový spád je 170 kPa. Souhlasím s tím, že tam jsou zpětné vazby co to zklidní, i tak bych to ale ustáleným stavem nenazýval.
Dakon má na svých stránkách takový canc (dokument bez označení a data vydání), v něm doporučují otvírací tlak ventulu 180 kPa.
Pokud se týká té hystereze tak z údajů WATTS plyne: 1,0 bar: 30 %, 2,0 bar: 30 %, 3,0 bar: 30 %. Hystereze tedy s nastaveným tlakem nesouvisí.
