Odpowietrzniki, czyli jak chronić instalacje grzewcze i chłodnicze?

Woda jako czynnik transportujący ciepło jest niezwykle popularna zarówno w małych instalacjach domowych, jak i wielkich sieciach przemysłowych czy ciepłowniczych. Zawdzięcza to swoim parametrom fizycznym takim jak: duże ciepło właściwe, stan skupienia w zakresie stosowanej temperatury, gęstość. Należy jednak zdawać sobie sprawę z właściwości, które z kolei powodują problemy w zastosowaniu wody jako nośnika energii cieplnej.

Powietrze w instalacjach W zależności od występujących wartości ciśnienia i temperatury w danym punkcie instalacji, gazy tam występujące będą się rozpuszczać w wodzie lub z niej wydzielać. Zauważono, że powietrze w instalacjach może występować w trzech postaciach: - wolne powietrze - przedostające się do instalacji w wyniku jej napełniania/dopełniania lub przez uszkodzone przeponowe naczynia wzbiorcze i inną armaturę, drogą dyfuzji przez mikronieszczelności materia łów (niewłaściwy projekt) czy złącza hydrauliczne (złe wykonanie instalacji); - mikropęcherze powietrza - "bąble" gazowe o wielkościach 0,05 do 0,01 mm, które usuwa się za pomocą separatorów powietrza; - powietrze związane - pomiędzy molekułami wody. To właśnie powietrze zamienia się w tzw. mikropęcherze podczas zmian temperatury i ciśnienia zgodnie z opisanym prawem Henry’ego.
Odpowietrzniki z brązu, stali nierdzewnej, do instalacji i systemów solarnych, na wysoką temperaturę do 180°C i ciśnienie do 25 bar
Usuwanie "poduszek powietrznych" Duże obszary powietrza - "poduszki powietrzne" w urządzeniach, armaturze, grzejnikach i rurociągach oraz powietrze w najwyższych punktach instalacji i końcówkach pionów – likwidowane są przez automatyczne odpowietrzniki, które działają na bazie układu pływak-zawór. Z pozoru to banalnie proste w konstrukcji urządzenie, w praktyce, poza nielicznymi wyjątkami, nastręcza ciągłych kłopotów nie tylko użytkownikom, ale też wykonawcom i firmom instalacyjnym. Jak twierdzi ludowe porzekadło "diabeł tkwi w szczegółach" i właśnie te szczegóły powodują, że proste i tanie odpowietrzniki automatyczne nie działają. Często spotyka się odpowietrzniki z zakręconym wyjściem powietrza, aby uniknąć ciągłego wycieku wody. Czy jednak taki odpowietrznik można nazywać automatycznym? Budowa a działanie odpowietrzników Konstrukcja zaworu z wysokiej jakości materiałów zapewniająca jego szczelność po usunięciu powietrza ma wielkie znaczenie. Jednocześnie zawór ma umożliwiać aktywne, czyli wydajne napowietrzanie instalacji w przypadku jej opróżniania. Niestety nieliczne firmy kontrolują każdy montowany w odpowietrzniku zawór, za pomocą mikroskopu i sprawdzają jego działanie na stanowisku testowym, używając wody i powietrza. Efekt kapilarny to wynik zbyt małej średnicy wejścia wody do komory odpowietrznika. W wyniku napięcia powierzchniowego wody powstaje "korek" uniemożliwiający ujście powietrza z "poduszki powietrznej" na dojściu do odpowietrznika. Praktyczne rozwiązanie to stosowanie odpowietrzników o dużej średnicy wejściowej, gdzie rozmiar 1/2" jest optymalny i wystarczający dla uniknięcia efektu kapilarnego.
Efekt kapilarny
Duża komora pływakowa zapewnia swobodny, laminarny przepływ powietrza, umożliwiając efektywne odpowietrzanie, a znaczna wysokość bezpieczeństwa H chroni zawór przed zanieczyszczeniami od wody instalacyjnej. Duża wysokość H to także możliwość poprawnej pracy pod wysokim ciśnieniem występującym w instalacjach. Na dowód istnienia różnych konstrukcji, możemy tu podać przykładowo, że zdarzają się odpowietrzniki z wysokością bezpieczeństwa rzędu 10 mm, najlepsze zaś konstrukcje powyżej z 40 mm. Materiały wysokiej jakości gwarantują trwałość i niezawodność odpowietrznika. Właściwy materiał pływaka to odporność na wysoką temperaturę, czy też agresywne media grzewcze. W odpowietrznikach automatycznych renomowanych producentów dostępne są pływaki i całe korpusy ze stali nierdzewnej. Prawo Henry’ego Woda to miejsce powstawania życia wszelkich organizmów żywych. Proste pytanie, dlaczego ryby mogą żyć w wodzie, skąd biorą tlen do życia? Woda ma naturalną własność do absorbcji powietrza, a bardziej ogólnie różnych gazów. Zjawisko odkrył i zbadał angielski fizyk i chemik William Henry na początku XIX wieku. W 1803 roku opisał on zasadę zwaną obecnie prawem Henry’ego: "W danym ciśnieniu i temperaturze ciecz (woda) zawiera pewną ilość rozpuszczonych gazów. Rozpuszczalność gazów w cieczach maleje wraz ze wzrostem temperatury i obniżaniem ciśnienia i odwrotnie, rozpuszczalność gazów w cieczach rośnie wraz z obniżaniem się temperatury i wzrostem ciśnienia".
Przykład 1 (pomarańczowa linia): Stałe ciśnienie - np. 2 bary, zmiana temperatury, Δt = 75°C – 10°C = 65°C, to ΔV= 68 dm³ – 28 dm³ = = 40 dm³. Wzrost temperatury z 10°C do 75°C to uwolnienie 40 dm³ powietrza z 1 m³ wody w instalacji. Przykład 2 (zielona linia): Stała temperatura – np. 10°C, zmiana ciśnienia, Δp = 2 bar - 0 bar = 2 bar, to ΔV= 68 dm³ - 21 dm³= = 47 dm³. Spadek ciśnienia z 2 bar do poziomu ciśnienia atmosferycznego powoduje uwolnienie 47 dm³ powietrza z 1 m³ wody w instalacji. Spirotop
Jak działa odpowietrznik? Podczas napływu powietrza, obniża się poziom wody. Pływak opada i zawór w górnej części odpowietrznika otwiera się, a powietrze opuszcza instalację. Gdy rośnie poziom wody, zawór zamyka się, kończąc cykl odpowietrzania. Co w takim razie powoduje, że większość automatycznych odpowietrzników nie działa lub przestaje działać zaraz po zamontowaniu w instalacji? Cóż, aby odpowietrznik działał właściwie, i przez wiele lat musi zostać równocześnie spełnionych kilka warunków: - trwała i niezawodna konstrukcja zaworu wypływu powietrza, - kontrola jakości każdego wyprodukowanego urządzenia, - duża średnica wejścia wody (wymiar D), by uniknąć efektu kapilarnego, - duża wysokość bezpieczeństwa (wymiar H) oraz stosunkowo duża wielkość komory pływaka, - wysoka jakość materiałów i części składowych odpowietrznika. Autor: Jacek Hupert Fot., rys. Spirotech/Husty Źródło: