Allt du behöver veta om slutna expansionskärl!
Slutna expansionskärl

Frekvent här på forumet så uppkommer diskussionen om att trycket varierar i systemet, säkerhetsventiler som droppar, läcker systemet? Osv. Etc.

•   För det första sÃ¥ SKA trycket variera i ett system med slutet expansionskärl!
•   Vilket tryck har i systemet beror pÃ¥ husets höjd och aktuell drifttemperatur.
•   Minsta önskvärda tryck beror pÃ¥ systemets höjd
•   Högsta tillÃ¥tna tryck beror pÃ¥ maximalt tillÃ¥tet tryck, säkerhetsventilen.

Varför behövs expansionskärl?
Vattnet expanderar när temperaturen stiger, t.e.x så ökar volymen ca 1,5% från 20ºC till 60ºC. Det vattnet måste få plats någonstans i systemet, annars läcker det ut via säkerhetsventilen, eller den svagaste länken i systemet börjar läcka.

Lägsta tryck
Man vill aldrig få undertryck någonstans i systemet. Detta för att undvika att luft sugs in i ventilspindlar etc, som man senare måste lufta ur när trycket stiger. Det lägsta trycket ska upprätthållas när systemet är avstängt/kallt, företrädelsevis på sommaren.

Det lägsta trycket i ett system får man på den högsta punkten i rörsystemet, där vill man ha minst 0,5-1 meter vätskepelare övertryck, alltså 0,05-0,1 bar. Detta ger då minsta önskvärda tryck vid expansionskärlet enligt följande:

Lägsta tryck [bar] = (rörsystemets högsta punkt [m] – expansionskärlets nivå [m]) *0,1 + 0,1

Högsta tryck
Beror vanligen på säkerhetsventilens öppningstryck som i sin tur bestäms av hållfastheten på ingående komponenter i systemet.

Slutna expansionskärl
Består av två utrymmen, en gasfylld sektion och en sektion som är anslutet till systemet. De olika sektionerna avskiljs med ett membran som buktar fram och tillbaka så att tryckjämvikt fås mellan de två sektionerna. När vattnet expanderar i systemet fylls expansionskärlets vattensida med vatten, membranet trycks över mot gassidan, gasen komprimeras och trycket i expansionskärlet stiger. Här gäller i princip allmänna gaslagen:

Trycket * Volymen = konstant

Oftast är den gasfyllda sektionen fylld med lite extra gas, så kallat förtryck. (normalt mellan 0,5 och 1,5 bar beroende på fabrikat och artikelnummer) Förtrycket innebär att gassidan håller ett högre tryck än atmosfärstryck när vattensidan är helt tom på vatten.

Förtrycket ska justeras in för aktuellt system för att expansionskärlet ska fungera optimalt. Detta görs genom att antigen släppa ut eller fylla på lite luft i luftnippeln på kärlet. Detta måste göras när expansionskärlet inte är anslutet till systemet, inget tryck får finnas på vattensidan om membranet. Här slarvas det ofta vid installation av expansionskärl! Är förtrycket för högt så kommer trycket i systemet att sjunka som en sten när trycket i anläggningen understiger förtrycket. Ett för högt förtryck innebär också att expansionskärlet volym inte kan utnyttjas effektivt innan säkerhetsventilen öppnar!


Vad ska förtrycket vara?
Vi vill kunna utnyttja expansionskärlets volym så bra som möjligt. Kärlet ska vara tomt på vatten när vi når lägsta tillåtna tryck i systemet, eventuellt vill vi ha lite marginal kvar. Alltså ska förtrycket vara något högre än det lägsta tryck vi vill ha i systemet.


Till vilket tryck ska vi fylla systemet?
Vid igångkörning av systemet så fyller man normalt med kallvatten, fyll endast till något (0,1 bar) över beräknat lägsta tryck. Trycket kommer sedan att stiga och sjunka beroende på vattnets medeltemperatur i anläggningen.

Exempel: Rätt justerat förtryck
Systemvolym vatten 300 liter
Expansionskärl brutto volym 20 liter
Säkerhetsventilens öppningstryck 1,5 bar
Radiatorsystemets  högsta höjd över expansionskärl 5 meter

Vi räknar ut förtrycket till = 5*0,1+0,1 = 0,6 bar

Vid 20 grader vattentemperatur i systemet bör vi fylla till ett tryck precis över 0,6 bar, säg 0,65 bar, stiger sedan medeltemperaturen på vattnet så kommer trycket att stiga enligt följande

30ºC   0,7 bar
40ºC   0,77 bar
50ºC   0,89 bar
60ºC   1,08 bar

D.v.s vi ligger långt ifrån säkerhetsventilens öppningstryck på 1,5 bar, den är tät. Vattnet kan bli så varmt som ca 79ºC innan säkerhetsventilen öppnar.

Skulle vi fylla på vatten i systemet till för högt tryck när det är kallt så riskerar vi att säkerhetsventilen öppnar. Till exempel fyller vi vårt 20 gradiga system till 1,1 bar så kommer säkerhetsventilen att öppna redan vid en medeltemperatur av systemet av 40 grader… När systemet sedan svalnat lite så har trycket på manometern sjunkit och man kan förledas att tro att systemet läcker.

Exempel: Fel justerat förtryck
Systemvolym vatten 300 liter
Expansionskärl brutto volym 20 liter
Säkerhetsventilens öppningstryck 1,5 bar
Radiatorsystemets  högsta höjd över expansionskärl 5 meter

Samma system som tidigare men med förtryck av 1.0 bar.

Systemets fylls på så att expansionskärlet precis börjar jobba vid 1.05 bar. Under 1 bar sjunker trycket som en sten, expansionskärlet är ju tomt…

Vi får följande tryck i anläggningen med samma expansionskärl som i förra systemet:

30ºC   1,12 bar
40ºC   1,24 bar
50ºC   1,42 bar
60ºC   1,70 bar

Vid ca 53 ºC på vattnet kommer säkerhetsventilen att öppna. När systemet kallnar av så sjunker trycket långt under 1 bar på manometern.

Skulle detta system fyllas till 1,1 bar skulle så skulle säkerhetsventilen öppna vid 49ºC på vattnet., fyller man till 1,2 bar så öppnar säkerhetsventilen vid 43ºC.

Exakt vilka tryckvariationer man får i en anläggning beror på storleken på expansionskärl, förtyck, vattenvolym och temperatur. Ovan är bara lite exempel, hoppas jag räknat rätt…

Författare: PerJ

Tack för en väldigt bra artikel Per.

/Rickard