Tutto sul vaso di espansione per il riscaldamento: perché è necessario, come funziona e come sceglierlo?

Le proprietà fisiche di qualsiasi liquido di raffreddamento praticamente non consentono a questo fluido di comprimersi. Un tentativo di ridurre anche leggermente il volume porta immediatamente a un brusco salto di pressione. L'acqua riscaldata nell'intervallo da 20 a 90 ° C si espande. Queste due proprietà spiegano la necessità di allocare spazio nel sistema per la "respirazione" del liquido di raffreddamento. Un vaso di espansione per il riscaldamento deve garantire il funzionamento sicuro e affidabile di tutti i componenti del sistema di ingegneria. La durata del suo funzionamento dipende direttamente dal fatto che questo elemento sia stato selezionato e installato correttamente.

Tipi di vasi di espansione e loro confronto

Diversi tipi di vasi di espansione possono essere installati nel sistema di riscaldamento.

Aprire i serbatoi di espansione

Un serbatoio di espansione aperto è un serbatoio aperto in cui è sempre possibile aggiungere refrigerante. Non richiede valvole di intercettazione, una membrana di gomma e persino un coperchio. Di solito un secchio attraverso di esso viene “aggiunto” al liquido del sistema, sebbene un rubinetto dell'acqua possa sempre essere rimosso dalla rete idrica.

Lo schema operativo del vaso di espansione aperto: 1 - corpo del serbatoio; 2 - livello del liquido di raffreddamento; 3 - tubo freddo; 4 - downpipe; 5 - valvola di sicurezza; 6 - valvola di intercettazione; 7 - il punto più alto nella colonna montante del tubo del sistema di riscaldamento

Alcuni decenni fa sono state ampiamente utilizzate strutture aperte che hanno compensato la variazione del volume del liquido di raffreddamento durante la circolazione naturale. Tuttavia, il costante monitoraggio del livello del liquido e il suo "rabbocco", le difficoltà di installazione nel punto più alto, la bassa pressione e la corrosione dei metalli - tutto ciò ha portato alla ribalta di sistemi e serbatoi chiusi.

Vasi di espansione chiusi

Laddove il liquido di raffreddamento circola nella pompa, installano serbatoi chiusi, comunemente chiamati "diaframmi". È sempre dipinto di rosso ed è strutturalmente un contenitore sigillato, all'interno del quale è installata una membrana in gomma tecnica. Ma nei serbatoi blu, progettati per organizzare l'approvvigionamento di acqua calda, viene utilizzata una gomma alimentare meno resistente.

Il dispositivo del vaso di espansione è il seguente: una membrana a forma di cilindro o diaframma divide il serbatoio in due parti. Il gas inerte o l'aria vengono pompati in quello superiore e l'altro viene deviato per eccesso di refrigerante.

Con l'aumentare della temperatura, il liquido di raffreddamento in eccesso in eccesso entra nel serbatoio. Il volume della camera d'aria diminuisce e la pressione nella camera con l'aria aumenta, il che compensa solo l'alta pressione nel sistema. Con una diminuzione della temperatura del liquido di raffreddamento, si osserva il processo inverso.

A bassa temperatura del liquido di raffreddamento, il serbatoio è vuoto e la membrana occupa il massimo volume possibile. Quando riscaldato, il liquido inizia a riempire la cavità tra la membrana e il contenitore. Raffreddandosi, il liquido di raffreddamento viene compresso e l'aria inizia a "spingerlo" nuovamente nel sistema

Il vaso di espansione chiuso del sistema di riscaldamento può essere dotato di una membrana flangiata (sostituibile) o non sostituibile. L'unico, ma significativo vantaggio di quest'ultimo tipo è il suo basso costo. La membrana è fissata rigidamente attorno al perimetro del serbatoio. Nella posizione iniziale, viene premuto sulla superficie interna, lo stesso del gas ha riempito l'intero volume. Se il liquido di raffreddamento entra nel serbatoio di espansione, la pressione aumenta.

All'avvio del sistema, esiste il rischio di rottura del diaframma, poiché la pressione aumenta bruscamente. In futuro, le letture sul manometro cambiano senza intoppi e non rappresentano una minaccia per la sua integrità.

Al fine di prevenire danni alla membrana, nei sistemi di riscaldamento di grandi volumi, la pressione viene monitorata mediante un manometro. La valvola di sicurezza si attiva al raggiungimento del valore massimo consentito. Di solito varia da tre e mezzo a quattro bar per le case private.

Il vaso di espansione della flangia presenta numerosi vantaggi:

• la pressione massima è molto maggiore di quella di un serbatoio con un diaframma non sostituibile;
• la capacità di sostituire la membrana attraverso la flangia in caso di danni o rottura;
• esecuzione verticale e orizzontale dei prodotti. Questo offre più opzioni di alloggio in un piccolo locale caldaie.

Quale è meglio - aperto o chiuso?

Se confrontiamo le proprietà operative e di consumo dei tipi aperti e chiusi, i seguenti fatti dimostrano il vantaggio di questi ultimi:

• non viene effettuato un serbatoio chiuso, pertanto è possibile risparmiare sui tubi;
• serbatoi a membrana avere dimensioni d'ingombro ridotte;
• il liquido di raffreddamento del serbatoio chiuso non evapora esattamente;
• minima perdita di calore, in contrasto con il serbatoio aperto che richiede un isolamento aggiuntivo;
• protezione dei tubi e dei componenti del sistema dalla corrosione, garantita dalla mancanza di aria;
• un sistema di riscaldamento chiuso può funzionare ad alta pressione, mentre un aperto solo a basso;
• i costi operativi del diaframma sono inferiori a quelli di un serbatoio aperto.

Ma in generale, ovviamente, tu scegli.

Prima di acquistare un vaso di espansione per il riscaldamento, è necessario eseguire i calcoli appropriati e progettare il sistema. Maggiori informazioni su questo nel nostro materiale:https://aquatech.tomathouse.com/it/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

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Posizionare il serbatoio nel sistema di riscaldamento

Il vaso di espansione del sistema di riscaldamento serve a compensare l'aumento del volume del liquido di raffreddamento a seguito della sua espansione termica.

Se una circolazione forzata, quindi la pressione nel punto di connessione dell'unità è uguale alla pressione statica in questo punto a una data temperatura (la regola si applica solo se esiste un diaframma). Se assumiamo che cambierà, si scopre che in un sistema chiuso, una certa quantità di liquido è apparsa dal nulla. Questo è contrario al buon senso.

Un sistema di riscaldamento aperto è una nave che ha una forma complessa con flussi di convezione specifici. Tutti i nodi dovrebbero fornire un rapido aumento del refrigerante caldo nel punto superiore e il suo successivo scarico per gravità attraverso i radiatori nella caldaia. Inoltre, il design del sistema non deve impedire il movimento delle bolle d'aria.

In questo caso, il vaso di espansione si trova sempre nel punto più alto del sistema monotubo, solitamente nella parte superiore del collettore di aumento pressione.

Calcolo del volume del riscaldamento del vaso di espansione

Esistono diversi modi per determinare il volume del vaso di espansione. Innanzitutto, numerosi uffici di progettazione e singoli specialisti offrono i loro servizi.Usano un software speciale per i calcoli, che consente di prendere in considerazione tutti i fattori che influenzano il funzionamento stabile del sistema di riscaldamento. Questo è ovviamente meraviglioso, ma costoso.

In secondo luogo, è possibile calcolare in modo indipendente il vaso di espansione secondo le formule. Qui devi essere particolarmente attento, poiché il minimo errore può distorcere in modo significativo i valori finali. Tutto è preso in considerazione: il volume del sistema di riscaldamento, il tipo di refrigerante e le sue caratteristiche fisiche, la pressione.

In terzo luogo, è possibile utilizzare calcolatori online per eseguire calcoli. Tuttavia, in questo caso, è meglio ricontrollare i risultati su più risorse al fine di escludere la possibilità di un funzionamento errato della pagina.

In quarto luogo, è possibile stimare a occhio - la capacità specifica del sistema di riscaldamento è pari a 15 l / kW. Queste sono cifre indicative. Questo metodo è adatto solo nella fase di uno studio di fattibilità. Immediatamente prima dell'acquisto, vengono necessariamente eseguiti calcoli più precisi.

Metodo n. 1: calcolo per formule

La formula di base per il calcolo è la seguente:

dove C è il volume totale del liquido di raffreddamento nell'impianto di riscaldamento, l;
Pa min - regolazione della pressione assoluta (iniziale) nel vaso di espansione, bar;
Pa max - pressione assoluta (limite) massima, che è possibile nel vaso di espansione, bar.

Nel calcolare il volume totale del sistema di riscaldamento, vengono presi in considerazione tutti i tubi e i radiatori, il riscaldamento a pavimento e la caldaia, nonché altri elementi. I valori approssimativi sono mostrati nella tabella:

Nota:
* senza tenere conto del volume di liquidi accumulati;
** valore medio.

La tabella mostra i valori del coefficiente βt - un indicatore dell'espansione termica del liquido di raffreddamento, che corrisponde alla massima differenza di temperatura nei sistemi di lavoro e non di lavoro.

Ora calcoliamo Pa min e Pa max secondo le formule:

La prima formula calcola la pressione di regolazione assoluta (h2 viene sostituito con un segno meno quando il serbatoio si trova sotto il punto di inserimento). La seconda formula determina la pressione massima assoluta possibile nel serbatoio di espansione.

Metodo n. 2: calcolatrice online per il calcolo

Per calcolare il volume del vaso di espansione, è possibile utilizzare il calcolatore online. Ce ne sono molti.

* - è meglio prendere la cifra più accurata. Se non ci sono dati, 1 kW di potenza è 15 l;
** - deve essere uguale alla pressione statica del sistema di riscaldamento (0,5 bar = 5 m);
*** - questa è la pressione alla quale viene attivata la valvola di sicurezza.

Questa tecnica è notevolmente semplificata ed è adatta solo per il calcolo di singoli sistemi di riscaldamento. Passo dopo passo analizzeremo lo schema usando un esempio specifico:

1. determiniamo il tipo di refrigerante: in questo caso si tratta di acqua. Il coefficiente della sua espansione termica è 0,034 ad una temperatura di 85 ° C;
2. calcoliamo il volume del liquido di raffreddamento nel sistema. Ad esempio, per una caldaia da 40 kW, il volume d'acqua sarà di 600 litri (15 litri per 1 kW di potenza). È possibile, e questa sarà una cifra più accurata, riassumere il volume del liquido di raffreddamento nella caldaia, nei tubi e nei radiatori (se tali dati sono disponibili);
3. la pressione massima consentita nel sistema è impostata dal valore di soglia al quale viene attivata la valvola di sicurezza;
4. la pressione di carica (iniziale) del vaso di espansione può essere maggiore o uguale (ma non inferiore a) la pressione idrostatica del sistema di riscaldamento nel punto di inserimento del diaframma;
5. il volume di espansione (V) è calcolato con la formula V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. arrotondare per eccesso il volume stimato (ciò non influirà in alcun modo sul sistema).

Il vaso di espansione è selezionato in modo da compensare questo volume calcolato (vedi tabella):

Il fattore di riempimento del liquido di raffreddamento del vaso di espansione è determinato in base alla tabella sulla base di una combinazione dei valori di pressione massima e iniziale. Inoltre, il volume calcolato viene moltiplicato per un coefficiente e la cifra risultante è il volume raccomandato della membrana

I serbatoi di espansione a membrana possono essere utilizzati durante l'installazione di un sistema di riscaldamento chiuso. Leggi a riguardo nel nostro prossimo articolo:https://aquatech.tomathouse.com/it/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Ultimi suggerimenti

Un criterio importante per la scelta di un vaso di espansione è l'impostazione di una valvola di sicurezza (valvola di sicurezza), che è un elemento obbligatorio per un'unità di espansione (SP 41-101-95 "Progettazione di punti di riscaldamento"). Il valore di soglia dopo il quale viene attivata la protezione è del 10% superiore a quello accettabile per il "collegamento più debole" del sistema (tali impostazioni tengono conto della differenza di altezza della membrana e della valvola).

Per poter controllare la pressione massima consentita nel sistema, dare la preferenza alle valvole con la possibilità di regolare. Un requisito obbligatorio per tutti questi dispositivi di protezione è la presenza di un dispositivo di "detonazione" (apertura forzata). Permette di controllare periodicamente l'operatività della valvola e prevenire l'adesione della valvola.

La selezione del vaso di espansione viene effettuata tenendo conto della qualità, della resistenza alla diffusione e delle caratteristiche operative della membrana (diaframma), della gamma di temperature operative e della durata. Accertarsi che i valori di pressione di soglia nella caldaia e nel serbatoio corrispondano e verificare inoltre che il diaframma soddisfi i requisiti di sicurezza e qualità per tali unità.