Dilatační spára je zařízení určené ke kompenzaci teplotní roztažnosti, vibrací, změn tlaku a posunutí. Pomáhá předcházet nežádoucím důsledkům těchto faktorů, stabilizovat je nebo minimalizovat. Používá se v dálkových potrubích k různým účelům.
Moderní tepelné sítě jsou velmi rozsáhlé a v našem klimatu vyžaduje jejich udržování v dobrém provozním stavu značné úsilí. Proto je zlepšení výkonu a spolehlivosti tepelných sítí naléhavým problémem.
Jedním z řešení tohoto problému jsou dilatační spáry pro topné potrubí. Tyto dilatační spáry se používají nejen na hlavních potrubích a rozvodných sítích, ale také v systémech vytápění budov (a dalších systémech).
Typy kompenzátorů
Strukturálně se taková zařízení dodávají v následujících typech:
- Dilatační spáry ucpávekTyto typy dilatačních spár pro potrubí mohou vyhladit tepelnou roztažnost v dlouhých topných a vodovodních potrubích. Jsou nejstarším typem armatur topných systémů, ačkoli se úspěšně používají dodnes.
Ve srovnání s vlnovcovými kompenzátory mají tyto typy komponentů systémů vytápění a zásobování vodou více významných nevýhod. Patří mezi ně nutnost neustálého sledování netěsností. Také špatně odolávají úhlovým namáháním systému. Tyto nevýhody jsou umocněny obtížností oprav a vysokými náklady na údržbu. Každý nezkušený instalatér se logicky zeptá: proč instalovat tyto mechanismy do systémů vytápění a zásobování vodou, když mají tolik nedostatků? Je taková kompenzace nutná? Odpověď zní, že ucpávkové kompenzátory se mohou pochlubit velmi vysokou kompenzační schopností, a to se stává prioritou při jejich výběru. Jsou vyrobeny z oceli a skládají se ze dvou plášťů různého objemu. Jeden plášť je vložen do druhého a mezi nimi je instalováno speciální těsnění. Bez něj je utěsnění ucpávky a relativní pohyb obou částí nemožné. Tlak v potrubí s takovým prvkem může vzrůst až na 2,5 MPa a maximální teplota může dosáhnout +300 stupňů Celsia. Ucpávkové kompenzátory se dále dělí na jednostranné a oboustranné. Oboustranný typ se vyznačuje třemi hlavními komponenty (dvěma vnitřními a jednou vnější). Již bylo řečeno, že tato zařízení se vyznačují vysokou kompenzační kapacitou a ta se úměrně zvyšuje se zvyšujícím se objemem sítě.
Důležité! Utěsněné ventily sice dobře odolávají teplotním podmínkám, ale nejsou schváleny pro použití v systémech vystavených agresivnímu chemickému prostředí. Je to proto, že jejich těsnění je vůči takovým vlivům špatně odolné. V takovém prostředí se doporučuje použití vlnovcových nebo pryžových ventilů.
- Gumové dilatační spáryTyto antivibrační vložky jsou také typem dilatačního spoje, který chrání polypropylenové nebo jakékoli jiné potrubí. Jejich charakteristickým znakem je přítomnost pryžového pracovního prvku, který vykazuje speciální fyzikální vlastnosti. Odhadovaná životnost těchto potrubních komponentů je dvacet let, během nichž není nutná žádná údržba ani opravy.
Mezi výhody v tomto případě patří skutečnost, že kompenzátor ve tvaru U v topném systému je méně náchylný k cyklickému posunutí než při původní instalaci. Pryžové typy také lépe odolávají krátkodobým axiálním deformacím (stlačení nebo prodloužení). Ve srovnání s kompenzátory ve tvaru U pryžové kompenzátory lépe odolávají náhlým přerušením oběhu a vzniku podtlaku. Po obnovení proudění pokračují ve funkci. Tyto mechanismy lze instalovat do konstrukcí čerpajících agresivní chemická média. Svůj výkon si zachovávají i při stoupání teploty na 200 stupňů Celsia. Na rozdíl od kompenzátorů ve tvaru U je tento typ zařízení vhodnější pro instalaci v nízkotlakých systémech, kde je možný vznik podtlaku. Pracovní prvek v těchto mechanismech je umístěn mezi ocelovými přírubami a vnitřní vrstvou je pryžový plášť. Tento prvek ve skutečnosti plní uvnitř ochrannou funkci. Maximální tlak v topném systému, který tyto typy kompenzačních prvků odolávají, je 2,5 MPa. - Kompenzátory tkaninyJedná se o speciální typ dilatačního spoje, který lze použít k vyrovnání tepelné roztažnosti v plynovodech pracujících za nízkého tlaku.
Při výrobě těchto prvků je zvláštní pozornost věnována pevnosti základního materiálu. Tento materiál se obvykle vyznačuje vysokou odolností vůči mrazu a UV záření. Izolační povlak na těchto prvcích odolává vysokým teplotám a je odolný vůči mechanickému poškození topné sítě. Tyto komponenty jsou doplněny tepelně ochranným pláštěm. Textilní mechanismy se dodávají v následujících typech: zařízení pro použití v agresivním chemickém prostředí; zařízení pro instalaci do vysokoteplotních potrubí; mechanismy pro provoz v nízkoteplotních podmínkách; a vícevrstvá zařízení s vnitřní izolací. - Zařízení typu čočkyČočkové kompenzátory pro potrubí se vyznačují efektivním fungováním při vyhlazování axiálních nebo úhlových posunů topné sítě způsobených teplotními vlivy. Tento mechanismus se skládá z čoček. Každá čočka je poločočka svařená po obvodu z lisované oceli. Díky své konstrukci se tato zařízení roztahují a smršťují, čímž vyrovnávají roztažnost. Ve srovnání s měchovými zařízeními má tento typ výhodu. Čočkové kompenzátory pro topné nebo vodovodní potrubí lépe odolávají vysokým teplotám a vykazují vyšší tuhost. V topných potrubích však nemohou fungovat na velmi vysoké úrovni. Tento typ mechanismu je široce používán v průmyslu. Čočkové mechanismy podle GOST se dodávají v následujících typech: axiální KLO; úhlový mechanismus; obdélníkový PGVU; kulatý PGVU. Čočkové kompenzátory se nacházejí v kotelnách, malých úsecích polyethylenových potrubí a dalších potrubích, kde není vyžadována vysoká tepelná kompenzace. Kromě toho se nacházejí na odkalovacích potrubích a v blízkosti čerpacích zařízení.
- Přírubové variantyTyto kompenzátory, jak název napovídá, jsou k hlavnímu vedení připojeny pomocí přírub. Hlavní výhodou těchto zařízení je jejich relativně jednoduchá instalace. Šrouby se utahují pomocí volně otočných přírub.
Při používání těchto mechanismů je však důležité si uvědomit, že nejsou opravitelné. Pokud se zlomí (nebo se uvolní těsnění), musí být vyměněny. Tato zařízení také vyžadují pravidelnou kontrolu a utahování šroubů. Natírání těchto typů kompenzačních mechanismů se nedoporučuje kvůli možnému poškození povrchu. - Radiální možnosti pro tepelnou kompenzaci na potrubíchTyto typy dilatačních spár pro topné sítě fungují efektivně na topných a vodovodních potrubích uložených v klikatých, serpentinových nebo mírně zakřivených kompenzačních úsecích. Ve většině případů jsou tyto typy dilatačních spár pro topné sítě považovány za nejvhodnější, protože snadno pojmou čisticí zařízení (například písty). Tento typ dilatační spáry je výhodný, protože jej lze instalovat na topná a vodovodní potrubí jakékoli konfigurace. Odborníci však doporučují jeho instalaci až poté, co selžou metody přirozené kompenzace.
- ve tvaru UMohou být horizontální, vertikální nebo šikmé. Jejich hlavním účelem je kompenzovat tepelnou roztažnost a tlumit vibrace v potrubním systému.
Instalace kompenzačních systémů je velmi žádoucí na potrubích topných systémů a rozvodech teplé vody v rámci vlastních topných sítí soukromého domu.
Instalace dilatačních spár je povinná bez ohledu na materiál potrubí;
- Měchová zařízení – konstrukce ve tvaru vlnité, dvouvrstvé, tenkostěnné trubky, vnitřní část vyrobená z ocelového plechu 12x18N10T a vnější část z podobné třídy St.20. Toto kompozitní řešení poskytuje výrobku dostatečnou pevnost při zachování stanovených bezpečnostních vlastností.
Tyto vložky téměř dokonale reagují na roztahování nebo smršťování potrubí vlivem teploty, čímž výrazně snižují vibrace. Mohou být použity s předpětím pro zvýšení amplitudy vibrací. Výhodou těchto mechanismů je jejich schopnost odolávat zvýšenému zatížení a jejich kompaktní rozměry, což výrazně snižuje množství potřebných výkopových prací. - pojistky ucpávek – jsou kombinací dvou trubek různých průměrů, které jsou do sebe integrovány pomocí ucpávkového těsnění a ucpávkového prvku. Vnitřní část se volně pohybuje uvnitř vnější části a netěsnosti jsou uzavřeny těsněním. Konstrukčně se jedná o nejjednodušší typ dilatačního spoje pro topné systémy, ale svou funkci plní poměrně spolehlivě.
Při používání takových zařízení je nutné neustálé sledování jejich provozu s pravidelným utahováním pouzdra, které se provádí během preventivních prohlídek. Proto je nutné instalovat inspekční studny., stejně jako prostory v topném potrubí pro údržbu; - kompenzátory čoček – instalují se (zejména) na potrubí pro přívod teplé vody za účelem kompenzace tepelné lineární roztažnosti
Tyto výrobky jsou vyrobeny z polovičních čoček lisovaných z ocelového plechu a svařených podél příruby. Jsou k dispozici v provedení s jednou, dvěma, třemi a čtyřmi čočkami. K potrubí se připevňují svařováním nebo přírubami. Velikosti dilatačních spár se pohybují od 100 do 2020 mm v průměru. Instalují se na pevné úseky topných trubek. K dispozici jsou úhlové i rovné provedení. Čtvercové a obdélníkové kompenzátory se používají také pro vysokoteplotní vzduchovody. - bezpečnostní pryžové konstrukce – používají se jako vložky tlumiče vibrací v různých potrubích k tlumení vibrací čerpacích zařízení při čerpání různých médií, ale i mírně agresivních roztoků při teplotách od -10ÓOd až do +110 při tlaku 1,0 – 1,6 MPa.
Kromě své primární funkce tlumení vibrací úspěšně pracuje s tepelnými deformacemi topných trubek, stejně jako v případě radiálních posunů a úhlových deformací.
Tento typ kompenzátoru je nejběžnější pro použití ve vodovodních systémech, protože i přes svou spolehlivost a jednoduchost má nejnižší náklady.
Proč jsou tato zařízení potřeba?
Dilatační spáry pro topné systémy jsou klíčovými komponenty. Ne každý má přesnou představu o zatížení, při kterém topné systémy nebo potrubí fungují. Jejich provoz je neustále ovlivňován teplotou a tlakem.
Vysoké zatížení tlakem, vodním rázem a teplotou způsobuje stlačování a protahování materiálu sítě. Všechny tyto faktory vedou k deformaci a poškození systému. Pokud se s tím vším nezohlední a neinstalují se ochranné prvky, systém rychle selže.
Nejlepší je zvolit speciální mechanismus ve fázi plánování systému, po předchozím výpočtu potenciálního přetížení topného nebo vodovodního systému. Následně lze instalovat flexibilní konstrukci schopnou kompenzace.
Pro všechna hlavní potrubí se doporučuje použití prvků pro vyrovnání zatížení. Je důležité si uvědomit, že bezproblémový provoz a spolehlivost topných trubek, ať už vyrobených z oceli nebo plastu, přímo závisí na správném řešení kompenzace.
Kompenzační mechanismy jsou zase vyrobeny z různých materiálů. Proto je třeba pečlivě zvážit výběr správného zařízení pro danou situaci, protože je to jediný způsob, jak prodloužit životnost topného nebo vodovodního systému a ušetřit tak na nákladných opravách.
Dilatační spáry na polypropylenových potrubích
Kompozitní materiály a plasty se v potrubích stále častěji používají. Přestože je koeficient lineární tepelné roztažnosti plastů výrazně nižší než u kovu, kompenzace tepelných deformací není o nic méně důležitá. Vibrační zatížení je u potrubí vyrobených z těchto materiálů také velmi nežádoucí.
Bezpečnostní zařízení, Smyčka z polypropylenové trubky se jeví jako extrémně jednoduchá konstrukce, což umožňuje snadnou instalaci do topné sítě. Tyto produkty se široce používají pro všechny typy potrubí.
Použití takových pojistek eliminuje negativní dopad vodního rázu a náhlého zvýšení teploty (v topném systému). Lze je tedy považovat za bezpečnostní zařízení, která zajišťují integritu topného systému nebo systému ohřevu teplé vody.
Účel dilatačních spár pro vytápění
Zařízení tohoto typu plní specifické, ale mimořádně důležité funkce:
- Tlumení vibrací potrubí generovaných čerpadly v celé síti. I když tento jev není hmatatelně ani vizuálně znatelný, je vždy přítomen. Obzvláště nebezpečné je, když frekvence vibrací čerpadla odpovídá vlastní frekvenci potrubí. To může způsobit rezonanci, která může výrazně zvýšit amplitudu vibrací a rychle poškodit potrubní systém.
- Kompenzace lineární tepelné roztažnosti v sítích způsobené změnami teploty chladicí kapaliny. Výsledné roztahování nebo smršťování trubek způsobuje dodatečné namáhání svarových nebo hrdlových spojů, což snižuje jejich životnost a může vést k jejich selhání.
Použití takových pojistek na potrubí topného systému výrazně zvyšuje jejich životnost a prodlužuje dobu mezi opravami topných systémů.
Instalace dilatačních spár je v současnosti povinným opatřením při výstavbě tepelných sítí.
Montáž dilatačních spár na potrubí topného systému
Dilatační spáry instalované v systémech vytápění a zásobování vodou v obytných budovách musí splňovat projektovou dokumentaci. Jsou upevněny přivařením tvarovek k potrubí.
Dilatační spáry se instalují v případě, že v potrubí není tlak nebo se v něm nenacházejí čerpané produkty. Je nutné kontrolovat souosost potrubí s tělesem dilatační spáry, aby se během provozu zabránilo radiálnímu zatížení systému. Takové zatížení může způsobit zaseknutí a poruchu pohyblivých částí zařízení.
Instalace těchto konstrukcí na potrubí topného systému by měla začít po upevnění úseku k pevným podpěrám a pouze na rovných úsecích. Ve svislých úsecích se vyhněte působení hmotnosti systému na kompenzátor.
Kromě pevných podpěr musí být na potrubí instalovány i posuvné podpěry, aby se zabránilo jeho deformaci při zatížení v důsledku tepelné roztažnosti.
Velikost tření v těchto uzlech se bere v úvahu při výpočtu maximální délky dilatačního úseku během návrhu. Pokud jsou instalována měchová zařízení, nelze v tomto úseku použít závěsné podpěry.
Při navrhování pevných podpěr je třeba vzít v úvahu následující:
- Síla vytvořená kompenzátorem „při tahu“.
- Tuhost zařízení.
- Třecí síla v posuvných podpěrách.
Kompenzátory se neservisují a v případě poruchy je nutné je vyměnit za nové.
Výrobci
Trh s těmito produkty je obvykle zaplněn domácími výrobci. Jejich produkty se vyznačují přijatelnou kvalitou a spolehlivým provozem. Armartek úspěšně vyrábí pryžové vibrační vložky; jejich vlastní produkty jsou kompaktní a snadno se instalují.
Výroba vlnovcových dilatačních spár se aktivně rozvíjí a zastupují je společnosti „Metalkomp“ a „Kompenz“ s docela slušnou kvalitou.
Závěr
Různé provedení kompenzátorů vytápění výrazně prodlužují životnost topných systémů jako celku a eliminují dodatečné zatížení.
Náklady na jejich pořízení a instalaci jsou více než vyváženy dlouhou životností topného systému. Hodně štěstí!
