Ett underdimensionerat expansionskärl ger droppande säkerhetsventiler, syresättning och korrosion; ett feltrycksatt kärl fungerar inte alls, oavsett storlek. Ändå dimensioneras kärl förvånansvärt ofta med schablon. Här är den fullständiga beräkningsgången för slutna membrankärl, med genomräknat exempel för både villa och större fastighet.
Systemvolym och expansionsvolym
Utgångspunkten är systemets totala vattenvolym Vs – rörnät, värmeavgivare, panna/växlare och eventuell ackumulator. Volymen beräknas ur ritningsunderlag eller uppskattas ur schabloner (exempelvis liter per kW installerad effekt för olika systemtyp: radiatorsystem innehåller väsentligt mer vatten per kW än golvvärme eller fläktkonvektorsystem).
Expansionsvolymen ges av vattnets utvidgning mellan lägsta och högsta drifttemperatur:
| Max drifttemperatur | Expansionskoefficient e (från 10 °C) |
|---|---|
| 50 °C | ≈ 1,2 % |
| 60 °C | ≈ 1,7 % |
| 70 °C | ≈ 2,3 % |
| 80 °C | ≈ 2,9 % |
| 90 °C | ≈ 3,6 % |
| 100 °C | ≈ 4,3 % |
Innehåller systemet glykol ökar expansionen – vid vanliga koncentrationer med i storleksordningen 10–30 procent relativt rent vatten, vilket ska beaktas i brine- och återvinningskretsar.
Trycken som styr kärlets storlek
Förtrycket p0 på kärlets gassida ska motsvara systemets statiska höjd vid kärlets anslutningspunkt, med marginal:
Sluttrycket pe är det högsta tillåtna drifttrycket vid maximal temperatur, normalt satt till säkerhetsventilens öppningstryck minus 0,5 bar (alternativt 10 procent under öppningstrycket).
Påfyllningstrycket väljs 0,2–0,3 bar över förtrycket, vilket skapar den vattenförlagsvolym som täcker små förluster och ger kärlet vatten att arbeta med även kallt.
Kärlvolymen
Gasens kompression mellan förtryck och sluttryck avgör hur stor andel av kärlets nominella volym som faktiskt kan utnyttjas – nyttjandegraden. Med tryck i bar övertryck blir den nominella volymen:
Faktorn (pe+1)/(pe−p0) är nyttjandegradens invers – observera hur snabbt kärlbehovet växer när avståndet mellan förtryck och sluttryck krymper. Ett högt hus med 2,5 bars säkerhetsventil har mycket litet arbetsfönster, och där bör högre öppningstryck eller tryckhållningssystem övervägas.
Genomräknat exempel: villa
Radiatorsystem, Vs = 300 l, maxtemperatur 80 °C, statisk höjd 5 m, säkerhetsventil 2,5 bar.
- Expansionsvolym: Ve = 0,029 × 300 ≈ 8,7 l
- Vattenförlag: Vv = max(0,005 × 300; 3) = 3 l
- Förtryck: p0 = 5/10 + 0,2 = 0,7 bar
- Sluttryck: pe = 2,5 − 0,5 = 2,0 bar
Närmaste standardstorlek uppåt väljs – här 35 liter. Ett 18- eller 25-literskärl, som ofta sitter monterat, är i detta fall för litet så snart systemet körs mot 80 °C.
Genomräknat exempel: fastighet
Vs = 4 000 l, maxtemperatur 70 °C, statisk höjd 18 m, säkerhetsventil 4,0 bar.
Då blir Ve = 0,023 × 4 000 = 92 l, Vv = 20 l, p0 = 2,0 bar, pe = 3,5 bar och
– i praktiken ett 400-literskärl, alternativt kompressor- eller pumpstyrd tryckhållning, som i större anläggningar ofta är både utrymmes- och funktionsmässigt överlägsen.
Installations- och driftsaspekter
- Kärlet ansluts på pumpens sugsida, vid systemets tryckhållningspunkt – då arbetar hela nätet med övertryck och risken för undertryck och luftinsugning minimeras.
- Anslutningsledningen får inte kunna avstängas oavsiktligt; används serviceventil ska den vara plomberbar och kombinerad med avtappning.
- Förtrycket kontrolleras med kärlet trycklöst på vattensidan – aldrig mot trycksatt system – och bör ingå i årlig tillsyn tillsammans med funktionskontroll av säkerhetsventilen.
- Vatten ur luftnippeln innebär membranhaveri och byte; i membrankärl är vatten- och gassida då i förbindelse och kärlet saknar funktion.
Sammanfattning
- Dimensioneringen står på tre ben: korrekt systemvolym, rätt vald expansionskoefficient och ett realistiskt arbetsfönster mellan förtryck och sluttryck.
- Formeln Vn = (Ve+Vv)(pe+1)/(pe−p0) avslöjar snabbt varför schablonval slår fel – två system med samma volym kan behöva helt olika kärl beroende på höjd och säkerhetsventil.
- Räkna, dokumentera trycknivåerna på märkskylten och gör förtrycket till en servicepunkt.
Behöver du komponenter till projektet – ventiler, expansionssystem, värmeväxlare eller mätutrustning? Flowingo levererar till projekterande konsulter och installatörer i hela Sverige.