Tot sobre el dipòsit d'expansió de la calefacció: per què es necessita, com funciona i com triar-lo?

Les propietats físiques de qualsevol refrigerant pràcticament no permeten que aquest fluid es comprimeixi. Un intent de fins i tot reduir lleugerament el volum condueix immediatament a un fort salt de pressió. L'aigua quan s'escalfa entre 20 i 90 ° C s'expandeix. Aquestes dues propietats expliquen la necessitat d’assignar espai al sistema per a la “respiració” del refrigerant. Un dipòsit d'expansió per a la calefacció ha de garantir el funcionament segur i fiable de tots els components del sistema d'enginyeria. La durada del seu funcionament depèn directament de si aquest element ha estat seleccionat i instal·lat correctament.

Tipus de tancs d'expansió i la seva comparació

Al sistema de calefacció es poden instal·lar diferents tipus de tancs d'expansió.

Tanques d’expansió oberts

Un tanc d’expansió obert és un tanc obert en el qual sempre podeu afegir refrigerant. No necessita vàlvules de tancament, una membrana de goma i fins i tot una coberta. Normalment, un cubell que s’hi fa s’afegeix al líquid del sistema, tot i que sempre es pot treure un abast d’aigua del subministrament d’aigua.

L'esquema de funcionament del tanc d'expansió obert: 1 - cos del tanc; 2 - nivell de refrigerant; 3 - canonada freda; 4 - baixada; 5 - vàlvula de seguretat; 6 - vàlvula d’apagada; 7: el punt més alt de la pujada del tub del sistema de calefacció

Fa unes dècades, es van utilitzar àmpliament estructures obertes que compensaven el canvi del volum del refrigerant durant la circulació natural. Tanmateix, la supervisió constant del nivell de líquid i el seu "remuntament", dificultats d'instal·lació al punt més alt, baixa pressió i corrosió dels metalls, tot això va provocar que els sistemes i tancs tancats tanquessin.

Tanques d'expansió tancats

Quan el refrigerant circula per la bomba, instal·len tancs tancats, anomenats popularment "diafragmes". Sempre està pintat de vermell i és estructuralment un recipient segellat, al seu interior s’instal·la una membrana feta de cautxú tècnic. Però en els dipòsits blaus, dissenyats per organitzar el subministrament d’aigua calenta, s’utilitza cautxú d’aliments menys duradors.

El dispositiu del tanc d’expansió és el següent: una membrana en forma de cilindre o diafragma divideix el dipòsit en dues parts. Es gasta gas inert o aire a la part superior, i l’altra es desvia per excés de refrigerant.

Amb l'augment de la temperatura, el líquid refrigerant en expansió entra al dipòsit. El volum de la cambra d’aire disminueix i la pressió a la cambra amb l’aire augmenta, cosa que només compensa l’alta pressió del sistema. Amb una disminució de la temperatura del refrigerant, s’observa el procés invers.

A baixa temperatura del refrigerant, el dipòsit està buit i la membrana ocupa el màxim volum possible. Quan s'escalfa, el líquid comença a omplir la cavitat entre la membrana i el recipient. Es refreda, el refrigerant es comprimeix i l'aire comença a "tornar-lo" impulsat al sistema

El dipòsit d'expansió tancat del sistema de calefacció es pot equipar amb una brida (substituïble) o amb una membrana no substituïble. L’únic, però important avantatge d’aquest darrer tipus, és el seu baix cost. La membrana està fixada rígidament al voltant del perímetre del dipòsit. En posició inicial, es prem sobre la superfície interior, el mateix que el gas omplia tot el volum. Quan el refrigerant entra al dipòsit d'expansió, la pressió augmenta.

Quan el sistema s’engega, hi ha el risc de trencament del diafragma, ja que la pressió augmenta bruscament. En el futur, les lectures del manòmetre canvien sense problemes i no representen una amenaça per a la seva integritat.

Per evitar danys a la membrana, en els sistemes de calefacció de gran volum, la pressió es controla mitjançant un manòmetre. La vàlvula de seguretat s’activa quan s’assoleix el valor màxim admissible. Normalment va des dels tres i mig fins a quatre bars per a cases particulars.

Un dipòsit d'expansió de brides presenta diversos avantatges:

• la pressió màxima és molt més gran que la d’un tanc amb un diafragma no substituïble;
• la capacitat de substituir la membrana per la brida en cas de dany o trencament;
• execució vertical i horitzontal de productes. Això proporciona més opcions d'allotjament en una petita caldera.

Quin és millor: obert o tancat?

Si comparem les propietats operatives i de consum de tipus oberts i tancats, els fets següents demostren l’avantatge d’aquests:

• un dipòsit tancat no es porta a terme, per tant, podeu estalviar en les canonades;
• tancs de membrana tenen dimensions globals més petites;
• el refrigerant del dipòsit tancat no s’evaporarà exactament;
• pèrdua de calor mínima, a diferència del tanc obert que requereix aïllament addicional;
• protecció de les canonades i components del sistema contra la corrosió, que es garanteix per la falta d’aire;
• un sistema de calefacció tancat pot funcionar a alta pressió, mentre que un escalfament obert només a baixa;
• costos de funcionament del diafragma inferiors al d’un tanc obert.

Però, en general, és clar - que trieu.

Abans de comprar un dipòsit d'expansió per a la calefacció, heu de realitzar els càlculs adequats i dissenyar el sistema. Més informació sobre això en el nostre material:https://aquatech.tomathouse.com/ca/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

.

Col·locar el dipòsit al sistema de calefacció

El dipòsit d’expansió del sistema de calefacció serveix per compensar l’augment del volum del refrigerant com a resultat de la seva expansió tèrmica.

Si a circulació forçada, llavors la pressió al punt de connexió de la unitat és igual a la pressió estàtica en aquest punt a una temperatura determinada (la regla només s'aplica si hi ha un diafragma). Si suposem que canviarà, resulta que en un sistema tancat apareixia una certa quantitat de líquid del no-res. Això és contrari al sentit comú.

Un sistema de calefacció obert és un vaixell que té una forma complexa amb fluxos de convecció específics. Tots els nodes han de proporcionar una pujada ràpida del portador de calor calent fins al punt superior i la seva posterior drenació de gravetat a través de radiadors a la caldera. A més, el disseny del sistema no ha d’impedir el moviment de les bombolles d’aire cap amunt.

En aquest cas, el dipòsit d'expansió sempre es troba al punt més alt del sistema d'un sol canal, normalment a la part superior del col·lector de reforç.

Càlcul del volum de calefacció del tanc d'expansió

Hi ha diverses maneres de determinar el volum del tanc d'expansió. En primer lloc, ofereixen els seus serveis nombroses oficines de disseny i especialistes.Utilitzen un programari especial per a càlculs, que permet tenir en compte tots els factors que afecten el funcionament estable del sistema de calefacció. Això és tot, per descomptat, meravellós, però car.

En segon lloc, és possible calcular de forma independent el dipòsit d'expansió segons les fórmules. Aquí cal tenir especial cura, ja que el menor error pot distorsionar significativament els valors finals. Es té en compte tot: el volum del sistema de calefacció, el tipus de refrigerant i les seves característiques físiques, la pressió.

En tercer lloc, podeu utilitzar calculadores en línia per fer càlculs. És cert que, en aquest cas, és millor comprovar dos resultats en diversos recursos per tal d’excloure la possibilitat d’un funcionament incorrecte de la pàgina.

En quart lloc, podeu estimar a ull - la capacitat específica del sistema de calefacció és igual a 15 l / kW. Són xifres indicatives. Aquest mètode és adequat només en l’etapa d’un estudi de viabilitat. Immediatament abans de la compra, necessàriament es realitzen càlculs més precisos.

Mètode número 1: càlcul per fórmules

La fórmula bàsica per al càlcul és la següent:

on C és el volum total de refrigerant del sistema de calefacció, l;
Pa min: ajust de la pressió absoluta (inicial) al dipòsit d'expansió, bar;
Pa max: la pressió màxima (límit) absoluta, que és possible en el dipòsit d'expansió, bar.

A l’hora de calcular el volum total del sistema de calefacció, es tenen en compte totes les canonades i radiadors, la calefacció per terra radiant i la caldera, així com altres elements. A la taula es mostren valors aproximats:

Nota:
* sense tenir en compte el volum d’acumular líquids;
** valor mitjà.

La taula mostra els valors del coeficient βt: un indicador de l'expansió tèrmica del refrigerant, que corresponen a la diferència màxima de temperatura en els sistemes de treball i de no funcionar.

Ara calculem Pa min i Pa max segons les fórmules:

La primera fórmula calcula la pressió d’ajust absoluta (h2 se substitueix amb un signe menys quan el dipòsit es troba per sota del punt d’inserció). La segona fórmula determina la pressió màxima absoluta possible al dipòsit d'expansió.

Mètode 2: calculadora en línia per calcular el càlcul

Per calcular el volum del tanc d'expansió, podeu utilitzar la calculadora en línia. N’hi ha molts.

* - és millor prendre la xifra més exacta. Si no hi ha dades, 1 kW de potència és igual a 15 l;
** - ha d’igualar la pressió estàtica del sistema de calefacció (0,5 bar = 5 m);
***: aquesta és la pressió a la qual s'activa la vàlvula de seguretat.

Aquesta tècnica es simplifica molt i només és adequada per calcular sistemes de calefacció individuals. Pas a pas analitzarem l’esquema mitjançant un exemple específic:

1. determinem el tipus de refrigerant: en aquest cas es tracta d’aigua. El coeficient de la seva expansió tèrmica és de 0,034 a una temperatura de 85 ºC;
2. calculem el volum de refrigerant al sistema. Per exemple, per a una caldera de 40 kW, el volum d’aigua serà de 600 litres (15 litres per 1 kW de potència). És possible, i aquesta serà una xifra més exacta, resumir el volum de refrigerant de la caldera, les canonades i els radiadors (si hi ha dades disponibles);
3. la pressió màxima admissible al sistema s’estableix pel valor llindar al qual s’activa la vàlvula de seguretat;
4. la pressió de càrrega (inicial) del tanc d'expansió pot ser superior o igual a (però en cap cas ni menys que) la pressió hidrostàtica del sistema de calefacció en el punt d'inserció del diafragma;
5. el volum d’expansió (V) es calcula mitjançant la fórmula V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. arrodonim el volum estimat cap amunt (això no afectarà el sistema de cap manera).

El dipòsit d'expansió està seleccionat per compensar aquest volum calculat (vegeu taula):

El factor d’ompliment del refrigerant del dipòsit d’expansió es determina segons la taula a partir d’una combinació dels valors màxims i inicials de pressió. A més, el volum calculat es multiplica per un coeficient i la xifra resultant és el volum recomanat de la membrana

Els dipòsits d’expansió de membrana es poden utilitzar en instal·lar un sistema de calefacció tancat. Llegiu-ho al següent article:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Darrers consells

Un criteri important per triar un dipòsit d'expansió és la configuració de la vàlvula de seguretat (vàlvula de seguretat), que és un element obligatori per a la unitat d'expansió (SP 41-101-95 "Disseny de punts de calefacció"). El valor llindar després del qual s’activa la protecció és un 10% superior a l’acceptable per a la “baula més feble” del sistema (aquests ajustaments tenen en compte la diferència en l’altura del diafragma i la vàlvula).

Per poder controlar la pressió màxima admissible al sistema, preferiu les vàlvules regulables. Un requisit obligatori per a tots aquests dispositius de protecció és la presència d'un dispositiu de "detonació" (obertura forçada). Permet comprovar periòdicament l’operabilitat de la vàlvula i evitar que s’enganxi la vàlvula.

La selecció del tanc d'expansió es realitza tenint en compte la qualitat, la resistència a la difusió i les característiques operatives de la membrana (diafragma), el rang de temperatures de funcionament i la vida útil. Assegureu-vos que us assegureu que els valors de pressió llindars de la caldera i el dipòsit coincideixen i també comproveu que el diafragma compleixi els requisits de seguretat i qualitat per a aquests aparells.