Vas d'expansió del sistema de calefacció: disseny, càlcul i selecció de la millor opció
Un dipòsit d'expansió correctament seleccionat i instal·lat correctament del sistema de calefacció evitarà la seva fallada i mantindrà la pressió al nivell requerit.Es necessita com a reserva perquè l'aigua s'expandeixi quan s'escalfa. Depenent del tipus de sistema, l'expansor integrat pot ser obert o tancat.
Us explicarem com seleccionar una capacitat de reserva en funció de l'esquema de calefacció que s'està creant. L'article que vam presentar descriu les característiques de disseny i les especificitats de la instal·lació d'expansors. Es donen recomanacions que, si es segueixen, garantiran el funcionament ideal de qualsevol tipus de circuit de calefacció.
El contingut de l'article:
Tancs d'expansió de tipus obert
Una característica de disseny dels expansors de tipus obert és el contacte del refrigerant amb l'atmosfera. La circulació en sistemes amb un expansor d'aquest tipus és per convecció. Quan s'escalfa, el volum de líquid augmenta, el seu excés és absorbit pel dipòsit del recipient.
Quan la temperatura baixa, el líquid torna per gravetat, sota la influència de la gravetat.
A causa de la pressió zero al dipòsit, el dispositiu no requereix una estructura metàl·lica forta, per tant:
- qualsevol metall s'utilitza en la fabricació de la caixa;
- es pot utilitzar un recipient fet de plàstic resistent a la calor;
- La forma del dipòsit no és important.
A les cases de camp, aquests equips es poden muntar a partir dels materials disponibles. Com a contenidor, podeu utilitzar un recipient de plàstic o un barril equipat amb un tub d'entrada i una sortida per desbordar.
A l'exterior, és un dipòsit metàl·lic normal, el pla superior del qual està equipat amb un forat per fer servei i afegir líquid. La tapa a prova de fuites proporciona protecció contra l'obstrucció. Les unitats de fixació es proporcionen a la part inferior o al pla lateral.
Els sistemes de calefacció oberts s'utilitzen en edificis de poca alçada, on el volum de refrigerant i la longitud de les comunicacions de calefacció són relativament reduïdes.
Els requisits d'instal·lació són senzills:
- l'expansor es col·loca a la màxima alçada, a la línia de subministrament;
- el subministrament es connecta al dipòsit mitjançant una canonada;
- Per drenar l'excés de líquid, s'insereix un desbordament per sobre del nivell calculat.
Per garantir la circulació per gravetat, es recomana utilitzar tubs de secció transversal més gran per a la instal·lació.
En general, intenten instal·lar el dipòsit en una habitació climatitzada, equipada amb un àtic aïllat, i si això no és possible, caldrà aïllar el dipòsit. La presència d'aïllament evitarà la congelació del líquid i la pèrdua de la funcionalitat del sistema.
Tancs d'expansió tancats
L'especificitat del disseny de les modificacions tancades del dipòsit és l'estanquitat total, que permet mantenir la pressió necessària per a la circulació en qualsevol punt del sistema.
El dipòsit interior està dividit per una membrana en parts d'aire i líquids. Cadascun dels compartiments està completament segellat: la barreja que conté nitrogen del compartiment d'aire mai es barrejarà amb el refrigerant que omple el compartiment de líquid.
Principi de funcionament dipòsit d'expansió tancat consisteix en el fet que el líquid escalfat del sistema s'empeny a la part líquida del dipòsit i comença a pressionar al seu costat sobre la membrana segellada. La partició es deforma i actua sobre la part d'aire comprimint-la.
Com a resultat, el volum de la cambra d'aire del dipòsit disminueix i el gas que hi ha es comprimeix. Aquesta situació contribueix a un augment de la pressió al sistema. Tan bon punt la pressió es normalitzi, el refrigerant es torna fora del compartiment de líquid.
Si la pressió augmenta ràpidament, quan s'arriba al volum crític de líquid al dipòsit, s'activa la vàlvula de seguretat. Com a resultat, l'excés de refrigerant s'eliminarà del dipòsit.
Depenent de la forma, tots els expansors tancats per a la instal·lació al sistema de calefacció es divideixen en els següents tipus:
- En forma de bola - un tipus d'estructura de membrana amb una partició elàstica.Quan el líquid entra, s'estira i absorbeix tot l'excés de volum. El dipòsit en si sembla una càpsula esfèrica.
- Oval - un altre tipus de compensadors hidràulics de membrana. El cilindre expansor es divideix tradicionalment per una membrana flexible en cambres de gas i líquid, però la configuració del cos té una forma vertical una mica allargada.
Exteriorment, els dilatadors ovals són un globus cilíndric, pintat de vermell. D'una banda, hi ha un mugró per crear pressió a la cambra de gas, de l'altra, hi ha una canonada a través del qual es fa la connexió al sistema.
Les unitats de fixació estan soldades al cos, que proporcionen una instal·lació articulada de l'equip i són capaços de suportar el seu pes operatiu. La modificació esfèrica del dipòsit difereix de l'oval només per la forma.
En sistemes tancats, la circulació per gravetat no podrà proporcionar el nivell de pressió requerit. Per tant, el disseny inclou bomba de circulació.
El propi expansor es pot instal·lar en qualsevol punt del sistema, però a l'hora de realitzar tasques d'instal·lació s'aconsella tenir en compte les següents recomanacions:
- el millor lloc per a la instal·lació és la línia de retorn, al punt d'inserció de la bomba;
- És millor subministrar refrigerant des de dalt, que reduirà la penetració d'aire i mantindrà la funcionalitat si la membrana està danyada;
- la manca de volum principal es pot compensar instal·lant un expansor addicional amb una capacitat menor.
En instal·lar, no està prohibit tenir en compte l'interior de l'habitació, si cal. Per al control de nivell pressió del sistema de calefacció L'expansor ha d'estar equipat amb un manòmetre.
La possibilitat de col·locar-lo a prop de la caldera elimina la qüestió de la necessitat d'aïllar el dipòsit. L'equip es troba en una habitació càlida, cosa que garanteix la facilitat d'ús.
Quin disseny és millor?
Els sistemes, segons el disseny i el material del tanc d'expansió, difereixen en la llista de pros i contres. Però, segons experts i usuaris experimentats, els avantatges de la funcionalitat estan al costat de les opcions tancades.
Pros i contres d'un tanc obert
Un sistema d'autofluència requereix canonades de major diàmetre, que al seu torn augmenta directament els costos. Pressupost de desenvolupament sistema de calefacció obert amb un dilatador amb fuites augmenta lleugerament, encara que segueix sent relativament petit.
Els principals avantatges d'aquesta opció són la simplicitat, a més del baix cost dels components i el treball d'instal·lació. Una altra característica positiva és que no cal controlar el nivell de pressió.
Tanmateix, hi ha molts més desavantatges:
- l'ús d'anticongelant és perillós a causa dels fums tòxics;
- les possibilitats d'instal·lació només estan limitades pel punt superior del sistema;
- el contacte constant amb l'atmosfera augmenta el risc de bloqueig d'aire i corrosió;
- escalfament lent;
- els canvis de temperatura que acompanyen la circulació per convecció acceleren el desgast de l'equip;
- utilitzat per a la calefacció d'edificis de poca alçada, màxim dos pisos;
- grans pèrdues de calor i consum d'energia per a la calefacció.
Un altre desavantatge d'un sistema obert són les pèrdues per evaporació i desbordaments. Per tant, en instal·lar el dipòsit, s'ha de tenir cura de garantir que el forat d'ompliment sigui accessible.
Pros i contres d'un dipòsit tancat
Si els expansors oberts guanyen en termes de preus i facilitat d'instal·lació, la funcionalitat és el punt fort d'un dipòsit tancat, que també s'anomena tanc d'expansió.S'utilitzen en la construcció sistemes de calefacció tancatsque no tenen contacte directe amb l'atmosfera.
Els expanzomats tenen els següents avantatges:
- l'estanquitat total permet l'ús d'anticongelant;
- La ubicació de l'expansor no afecta el rendiment del sistema;
- l'aïllament de l'espai intern del dipòsit minimitza la probabilitat de bloquejos d'aire i corrosió;
- després de l'inici, el sistema s'escalfa més ràpidament i és més sensible al control de la temperatura;
- menor diferència entre les condicions de funcionament de les línies de subministrament i retorn, que com a resultat augmenta la vida útil;
- no requereix la instal·lació de canonades de gran diàmetre, la qual cosa permet estalviar en la construcció;
- no requereix una atenció constant al nivell i l'estat del líquid;
- possibilitat d'ús en sistemes dissenyats per a diverses plantes;
- petites pèrdues de calor, reduint els costos durant el funcionament de l'equip.
Quan escolliu expansors d'aquest tipus, podeu trobar cilindres segellats amb un disseny no separable. Si el diafragma funciona malament, s'haurà de substituir el cilindre per un de nou.
Entre els desavantatges, és important tenir en compte la complexitat del disseny, els requisits especials dels materials, que augmenten el cost de l'equip. A això podem afegir la necessitat de controlar constantment la pressió i restaurar-la si cal.
Normes per calcular la capacitat del dipòsit
Qualsevol tipus de dilatador serà efectiu només si el volum s'escull correctament. Per fer-ho, tingueu en compte la capacitat del líquid d'expandir-se durant el període d'escalfament.L'aigua dels anells de calefacció s'expandeix almenys un 3% del volum total del sistema d'aigua, anticongelant - gairebé un 5%.
Els líquids pertanyen a la categoria de mitjans incompressibles, per la qual cosa el dipòsit els ha de proporcionar una reserva suficient per a la dilatació tèrmica amb algun marge. Sempre que el circuit estigui completament ple de refrigerant, fins i tot l'expansió tèrmica en els volums calculats pot conduir a la descàrrega de líquid a través vàlvula de seguretat i vessament de refrigerant al terra.
Per tant, perquè superar el volum de refrigerant en expansió no provoqui accidents, es compren dipòsits tancats per a circuits petits en cases particulars de manera que el seu volum sigui igual al 10% del volum total de refrigerant que circula pel sistema. Aquesta norma és vàlida per a sistemes amb una capacitat de fins a 150 l.
Si més de 150 litres de refrigerant es mouen al llarg de l'anell de calefacció, la capacitat d'un dipòsit tancat es calcula multiplicant el volum total de líquid pel seu coeficient d'expansió a temperatures de funcionament específiques del sistema.
Al valor obtingut cal afegir la mida del segell d'aigua, és a dir. el volum de refrigerant format al dipòsit com a resultat de la pressió de fluid estàtica estàndard. Per als anells de calefacció grans, aquesta xifra sol ser igual al 0,5% del volum total de refrigerant; per als petits, amb una capacitat de fins a 150 litres, es considera que és del 20%.
La quantitat resultant es multiplica per un factor de correcció determinat a partir dels valors de pressió preliminar i final del sistema de calefacció. L'estimació preliminar és que hi ha 1 barra per cada 10 m d'alçada del contorn. La pressió final es forma com a resultat del funcionament del sistema.
El càlcul del volum d'un dipòsit tancat per a grans estructures de calefacció complexes és el següent:
La capacitat del tipus obert no està estrictament regulada per la normativa, però hi ha una regla: el volum del dipòsit obert al tub de desbordament ha de ser del 3,5 al 4% del volum total de refrigerant al circuit de calefacció.
Aquesta estimació és suficient per a una casa de camp petita, però un edifici per a residència permanent requerirà un càlcul més precís. En primer lloc, haureu d'esbrinar el volum total del sistema de calefacció.
Opcions de càlcul de la potència calorífica total
Aquest indicador es pot determinar amb diferents graus de precisió de tres maneres principals. En primer lloc, a partir de les dades del passaport de la caldera. Així, es necessiten uns 15 litres de líquid per unitat de potència de l'equip de la caldera. Per obtenir les dades necessàries, caldrà multiplicar 15 per la potència de la caldera indicada a la fitxa tècnica.
En segon lloc, podeu esbrinar el volum mitjançant un comptador d'aigua quan ompliu el sistema. A mesura que s'omple, es té en compte la quantitat de líquid utilitzada. Aquesta és una opció més precisa i problemàtica.
El tercer mètode consisteix a calcular el volum total de tots els elements del sistema de calefacció. Aquesta és l'opció més precisa. La capacitat de l'intercanviador de calor de la caldera, radiadors, convectors i instruments de mesura es pot determinar a partir de les característiques del passaport.Per calcular la capacitat de la canonada, s'utilitzen les dades de la taula.
La taula mostra el volum de canonades per metre de longitud, fetes amb els materials més populars i moderns. El diàmetre intern s'indica en polzades de 0,5 a 1,5 unitats.
Un altre mètode que diu ser molt precís és el càlcul mitjançant la fórmula:
Vtotal = π x D2 x L/4,
On:
- π és igual a 3,14;
- D - indica els paràmetres del diàmetre intern de les canonades;
- L - indica la longitud de la canonada del sistema.
Després de rebre les dades necessàries, es resumeixen i s'obté el volum total del sistema, que s'utilitza en càlculs posteriors.
Passos i fórmules per al cicle complet de càlculs per dissenyar i organitzar la calefacció per a un habitatge particular es donen aquí. Us recomanem que llegiu la informació útil.
Selecció d'un dipòsit d'expansió segons la taula
Si disposeu de les dades necessàries, podeu seleccionar l'opció d'expansor òptima mitjançant la taula de volums i pressió de disseny.
El volum total del sistema es calcula segons el mètode especificat; els paràmetres de pressió només són rellevants per a modificacions tancades i s'indiquen a la fitxa de l'equip.
Aquesta opció no requereix càlculs especials a part del càlcul del volum total del sistema. L'ús de la taula simplifica i accelera molt la selecció d'un expansor amb la capacitat del dipòsit requerida.
Ús de fórmules de càlcul
Si les dades de la taula no són suficients, és possible calcular tu mateix l'indicador de capacitat requerit.
Per fer-ho, utilitzeu la fórmula següent:
Vb = Vc x k/D,
On:
- Vb - indica la capacitat d'expansió desitjada;
- Vc: capacitat total del sistema;
- k és el coeficient d'expansió del líquid quan s'escalfa;
- D – coeficient d'eficiència de l'expansor.
De les dades necessàries per al càlcul, es desconeixen els coeficients k i D. El primer és un valor tabular i el segon es calcula mitjançant una fórmula separada.
També existeix i s'utilitza una taula d'expansió de temperatura. Permet determinar el coeficient per a sistemes amb aigua o anticongelant. El valor no és lineal; canvia quan s'escalfa, en funció de la presència i concentració de glicol en el líquid.
Per a l'aigua, la concentració d'etilenglicol es pren com a "0"; per a anticongelant, la concentració es determina segons les dades declarades pel fabricant. La temperatura de calefacció es considera operativa per a un sistema específic.
Per calcular de manera independent el coeficient d'eficiència del dipòsit d'expansió, utilitzeu la fórmula:
(Qm – Qb): (Qm + 1),
On:
- Qm és la pressió màxima del sistema segons el llindar de resposta nominal de la vàlvula de seguretat;
- Qb és la pressió preliminar a la cambra d'aire de l'expansor segons el full de dades.
Si es desconeix aquest darrer paràmetre, es mesura durant la inflació o sagnant a través del mugró del cilindre.
Altres mètodes de càlcul
A més dels càlculs independents mitjançant fórmules i taules, hi ha mètodes alternatius. Una opció de càlcul accessible és l'ajuda d'una calculadora en línia.
Una altra opció per obtenir les dades necessàries és contactar amb dissenyadors professionals.Aquesta és la manera més fiable, però la precisió de la informació obtinguda serà bastant cara.
Us familiaritzarà amb les regles per instal·lar i connectar expansors de tipus obert i tancat següent articlededicada a aquests temes.
Com triar el tanc d'expansió adequat?
Es recomana decidir el tipus de sistema de calefacció en l'etapa de planificació. L'elecció del dipòsit sol ajornar-se fins que s'hagi muntat la caixa, quan s'instal·la el sistema i se'n coneix el volum.
En seleccionar l'opció òptima del tanc d'expansió, es recomana:
- centrar-se en el volum del dipòsit d'expansió tancat, que supera el valor de l'expansió tèrmica del refrigerant;
- a l'hora de comprar, haureu de prestar atenció a la connexió, la forma del contenidor i la ubicació dels connectors dels elements de subjecció; això evitarà sorpreses durant el procés d'instal·lació;
- És important parar atenció a les instruccions del cas, que contenen informació útil d'instal·lació i paràmetres tècnics.
En comprar, és millor centrar-se en un fabricant de confiança, encara que els seus cilindres costaran més. Aquesta serà la clau per a la longevitat del sistema de calefacció, sempre que s'utilitzi correctament i es mantingui regularment.
Abans de la connexió, la pressió preliminar al compartiment de gas del dipòsit de membrana s'ajusta a un valor igual a la pressió estàtica de la columna de refrigerant al circuit de calefacció. L'ajust es fa mitjançant una bomba de cotxe normal i es controla mitjançant un manòmetre.
No confongueu els expansors per a sistemes de calefacció i acumuladors hidràulics per a les línies de subministrament d'aigua freda. Es diferencien en aspectes i característiques de disseny.Els primers estan pintats de vermell i no solen ser desmuntables, els segons són blaus i equipats amb una brida desmuntable per reparar la membrana.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
El vídeo us ajudarà a determinar els paràmetres d'un expansor de modificació tancat i a comprendre les diferències entre els cilindres de calefacció i els sistemes de calderes:
El principi de funcionament i les característiques per triar un contenidor al videoclip:
El sistema de calefacció d'una casa particular es pot fer segons un circuit obert o tancat, que requereix la instal·lació d'un expansor del disseny adequat. El factor clau en el seu rendiment és el volum, que podeu calcular vosaltres mateixos o confiar aquest assumpte a dissenyadors professionals.
L'equip seleccionat correctament ajudarà a mantenir el volum de líquid necessari en un sistema obert i, en la calefacció segellada, mantindrà el nivell de pressió de funcionament.
Escriu comentaris al bloc següent. Comparteix la teva pròpia experiència en el muntatge de circuits de calefacció amb un dipòsit d'expansió i informació útil per als visitants del lloc. Fer preguntes, publicar fotos relacionades amb el tema de l'article.
