Vas de expansiune al sistemului de încălzire: construcție, calcul și alegerea celei mai bune opțiuni

Un vas de expansiune corect selectat și instalat corespunzător pentru sistemul de încălzire nu va permite defectarea acestuia, va menține presiunea la nivelul necesar. Este necesar ca rezervă pentru apa care se extinde la încălzire. În funcție de tipul sistemului, vasul de expansiune încorporat poate fi de tip deschis sau închis.

Vă vom spune cum să alegeți un rezervor de rezervă în funcție de schema de încălzire creată. În articolul prezentat de noi sunt descrise caracteristicile constructive și specificul instalării vaselor de expansiune. Sunt oferite recomandări, a căror respectare va asigura funcționarea ideală a circuitului de încălzire de orice tip.

Rezervoare de expansiune de tip deschis

O caracteristică constructivă a vaselor de expansiune de tip deschis este contactul agentului termic cu atmosfera. Circulația în sistemele cu vas de expansiune de acest tip este prin convecție. La încălzire, volumul lichidului crește, surplusul său fiind absorbit de rezervorul de capacitate.

La scăderea temperaturii, lichidul se întoarce prin gravitație, sub acțiunea gravitației.

Datorită presiunii zero din rezervor, dispozitivul nu necesită o construcție metalică rezistentă, deci:

• la fabricarea carcasei se poate folosi orice metal;
• poate fi folosit un recipient gata făcut din plastic termorezistent;
• forma rezervorului nu este esențială.

În căsuțele de vară, un astfel de echipament poate fi asamblat din materiale la îndemână. Ca recipient, se poate folosi o canistră sau un butoi din plastic, dotat cu un tub de admisie și o ieșire pentru preaplin.

Vasele de expansiune de tip deschis pot fi fabricate sub forma unui rezervor dreptunghiular cu un capac neetanș pe partea superioară

Exterior, este un rezervor metalic obișnuit, a cărui parte superioară este prevăzută cu o deschidere pentru întreținere și adăugare de lichid. Protecția împotriva murdăriei este asigurată de un capac neetanș. În partea de jos sau pe partea laterală sunt prevăzute puncte de fixare.

Sistemele deschise de încălzire sunt utilizate în clădiri cu puține etaje, unde volumul agentului termic și lungimea comunicațiilor de încălzire sunt relativ mici.

Cerințele de instalare sunt simple:

• expanderul se plasează la înălțimea maximă, pe linia de alimentare;
• alimentarea se conectează la vas prin intermediul unui racord;
• pentru scurgerea excesului de lichid se realizează o racordare de preaplin deasupra nivelului calculat.

Pentru a asigura circulația prin gravitație, se recomandă utilizarea țevilor cu secțiune mărită.

Construcția deschisă se amplasează în punctul cel mai de sus, de unde lichidul curge prin gravitație

De obicei, vasul se încearcă a fi montat într-o încăpere încălzită, într-un pod amenajat și izolat, iar dacă acest lucru nu este posibil, atunci recipientul va trebui izolat. Prezența izolației va împiedica înghețarea lichidului și pierderea funcționalității sistemului.

Rezervoare de expansiune de tip închis

Specificitatea constructivă a modificărilor închise ale vasului este etanșeitatea completă, ceea ce permite menținerea presiunii necesare pentru circulație în orice punct al sistemului.

Rezervorul este împărțit în interior de o membrană în partea de aer și partea de lichid. Fiecare dintre compartimente este complet etanș – amestecul care conține azot din compartimentul de aer nu se va amesteca niciodată cu agentul termic care umple compartimentul de lichid.

Principiul de funcționare al vasului de expansiune închis constă în faptul că lichidul încălzit din sistem este împins în partea de lichid a vasului și începe să apese din partea sa asupra membranei etanșe. Peretele despărțitor se deformează și acționează asupra părții de aer, comprimând-o.

Ca urmare, volumul camerei de aer a rezervorului scade, iar gazul din ea se comprimă. Această situație contribuie la creșterea presiunii în sistem. De îndată ce presiunea se normalizează, agentul termic din compartimentul lichid este împins înapoi.

Dacă presiunea crește rapid, atunci, la atingerea volumului critic de lichid în rezervor, se activează supapa de siguranță. Ca urmare, excesul de agent termic va fi eliminat din vas.

Construcția închisă este complet etanșă, în partea inferioară se află un flanș cu un tub de admisie, iar în partea superioară – un niplu pentru umplerea cu gaz.

În funcție de formă, toate vasele de expansiune închise pentru instalarea în sistemul de încălzire se împart în următoarele tipuri:

1. Sferice – o variantă de construcție cu membrană și perete elastic. La intrarea lichidului, acesta se întinde și preia tot volumul în exces. Rezervorul în sine are aspectul unei capsule sferice.
2. Ovale – un alt tip de hidrocompensatoare cu membrană. Balonul vasului de expansiune este în mod tradițional împărțit de o membrană flexibilă în camere de gaz și lichid, dar configurația carcasei are o formă ușor alungită vertical.

Exterior, vasele de expansiune ovale sunt un balon de formă cilindrică, vopsit în roșu. Pe o parte este prevăzut un niplu pentru crearea presiunii în camera de gaz, pe cealaltă – un tub prin care se realizează conectarea la sistem.

Pe carcasă sunt sudate elemente de fixare care asigură montarea suspendată a echipamentului și pot suporta greutatea sa de lucru. Modificarea sferică a rezervorului diferă de cea ovală doar prin formă.

În funcție de varietăți, vasele de expansiune închise cu membrană se împart în modificări cu diafragmă și cu balon.

În sistemele de tip închis, circulația gravitațională nu poate asigura nivelul necesar de presiune. De aceea, în construcție se include o pompă de circulație.

Vasul de expansiune în sine poate fi amplasat în orice punct al sistemului, dar la executarea lucrărilor de montaj este de dorit să se țină cont de următoarele recomandări:

• cel mai bun loc pentru instalare – linia de retur, înainte de punctul de racordare a pompei;
• alimentarea cu agent termic este mai bine să se facă de sus, ceea ce va permite reducerea pătrunderii aerului și va păstra funcționalitatea în caz de deteriorare a membranei;
• deficitul de volum principal poate fi compensat prin instalarea unui vas de expansiune suplimentar cu capacitate mai mică.

La instalare, nu este interzis să se țină cont de interiorul încăperii, dacă este necesar. Pentru controlul nivelului presiunii în sistemul de încălzire, vasul de expansiune trebuie să fie echipat cu un manometru.

Vasul de expansiune închis se amplasează de obicei înaintea cazanului, înainte de locul de instalare a pompei de circulație

Posibilitatea de amplasare în apropierea cazanului elimină întrebarea privind necesitatea izolației termice a rezervorului. Echipamentul se află într-o încăpere caldă, ceea ce asigură confortul în exploatare.

Care construcție este mai bună?

Sistemele, în funcție de construcția și materialul vasului de expansiune, diferă prin lista de avantaje și dezavantaje. Dar, după părerea experților și a utilizatorilor experimentați, avantajele în funcționalitate sunt de partea variantelor închise.

Avantaje și dezavantaje ale rezervorului deschis

Sistemul cu auto-curgere are nevoie de țevi cu diametru mai mare, ceea ce la rândul său crește direct costurile. Bugetul amenajării sistemului de încălzire deschis cu vas de expansiune neetanș crește ușor, deși rămâne relativ mic.

Principalele avantaje ale acestei variante sunt simplitatea, plus costul redus al componentelor și al lucrărilor de montaj. O altă trăsătură pozitivă este lipsa necesității de a controla nivelul presiunii.

Vasul de expansiune de tip deschis pentru sisteme mici poate fi asamblat din materiale la îndemână, la fel de simplă va fi și montarea acestuia.

Cu toate acestea, dezavantajele sunt semnificativ mai multe:

• utilizarea antigelului este periculoasă din cauza vaporilor toxici;
• posibilitățile de montaj sunt limitate doar la punctul superior al sistemului;
• contactul constant cu atmosfera crește riscul de bule de aer și coroziune;
• încălzire lentă;
• variațiile de temperatură care însoțesc circulația prin convecție accelerează uzura echipamentului;
• se utilizează în încălzirea clădirilor cu puține etaje, maximum două etaje;
• pierderi mari de căldură și consum de energie pentru încălzire.

Încă un dezavantaj al sistemului deschis – pierderile prin evaporare și revărsări. De aceea, la montajul rezervorului, trebuie să vă asigurați de accesibilitatea orificiului de completare.

Avantaje și dezavantaje ale rezervorului închis

Dacă la prețuri și simplitatea lucrărilor de montaj câștigă expandoarele deschise, funcționalitatea este punctul forte al rezervorului închis, numit și expansomat. Acestea sunt folosite în construcția sistemelor de încălzire închise, care nu au contact direct cu atmosfera.

Expansomatele au următoarele avantaje:

• etanșeitatea completă permite utilizarea antigelului;
• locul de amplasare a expandorului nu influențează funcționarea sistemului;
• izolarea spațiului interior al rezervorului reduce la minimum probabilitatea apariției pungilor de aer și a coroziunii;
• după pornire, sistemul se încălzește mai rapid, este mai sensibil la reglarea regimurilor de temperatură;
• diferență mai mică între condițiile de funcționare ale liniilor de alimentare și retur, ceea ce crește durata de viață;
• nu necesită montarea de țevi cu diametru mare, ceea ce permite economii la construcție;
• nu necesită atenție constantă la nivelul și starea lichidului;
• posibilitatea de aplicare în sisteme proiectate pentru mai multe etaje;
• pierderi de căldură reduse, care reduc costurile de exploatare a echipamentului.

La alegerea expandoarelor de acest tip, pot fi întâlnite butelii etanșe cu construcție nedemontabilă. În caz de defectare a diafragmei, butelia va trebui înlocuită cu una nouă.

Pentru controlul nivelului presiunii de lucru, pe cilindru se montează un manometru, iar pentru eliminarea excesului de aer se instalează un aerisitor de tip automat sau mecanic.

Dintre dezavantaje, este important de menționat complexitatea construcției, cerințele speciale pentru materiale, care cresc costul echipamentului. La aceasta se poate adăuga necesitatea controlului constant al presiunii și restabilirii acesteia atunci când este necesar.

Reguli de calcul al capacității rezervorului

Un vas de expansiune de orice tip va fi eficient doar la alegerea corectă a volumului. Pentru aceasta, trebuie să se țină cont de capacitatea lichidului de a se expanda în perioada de încălzire. Apa din inelele de încălzire se expandează cu cel puțin 3% din volumul total al sistemului de apă, iar antigelul – cu aproximativ 5%.

Lichidele fac parte din categoria mediilor incompresibile, prin urmare rezervorul trebuie să asigure o rezervă suficientă pentru dilatarea termică, cu o anumită marjă. În condițiile umplerii complete a circuitului cu agent termic, chiar și dilatarea termică în volumele calculate poate duce la descărcarea lichidului prin supapa de siguranță și la vărsarea agentului termic pe podea.

Prin urmare, pentru ca depășirea volumului agentului termic în expansiune să nu ducă la accidente, rezervoarele închise pentru circuitele mici din casele particulare se achiziționează astfel încât volumul lor să fie egal cu 10% din volumul total al agentului termic care circulă prin sistem. Această regulă este valabilă pentru sisteme cu o capacitate de până la 150 l.

Dacă prin inelul de încălzire circulă mai mult de 150 l de agent termic, atunci capacitatea rezervorului închis se calculează prin înmulțirea volumului total al lichidului cu coeficientul său de dilatare la valorile specifice ale temperaturii de lucru din sistem.

La valoarea obținută trebuie adăugată dimensiunea sifonului hidraulic, adică volumul agentului termic format în rezervor ca urmare a presiunii statice standard a lichidului. Pentru inelele de încălzire mari, acest indicator este de obicei egal cu 0,5% din volumul total al agentului termic, iar pentru cele de dimensiuni mici, cu o capacitate de până la 150 l, se consideră 20%.

Suma obținută se înmulțește cu un coeficient de corecție, determinat pe baza valorilor presiunii preliminare și finale din sistemul de încălzire. Presiunea preliminară se consideră din calculul că la 10 m de înălțime a circuitului îi corespunde 1 bar. Presiunea finală se formează ca urmare a funcționării sistemului.

Calculul volumului rezervorului de tip închis pentru construcțiile mari și complexe de încălzire arată astfel:

În calcule s-a folosit: Vn – volumul nominal al rezervorului închis; Ve – volumul agentului termic la dilatare termică (calculat prin formula Vsistem × n%, unde n este coeficientul de dilatare termică a agentului termic); Vv – sifonul hidraulic; po – presiunea preliminară; pe – indicatorul presiunii finale, egal cu valoarea presiunii limită a supapei de siguranță minus 0,5 bar

Capacitatea rezervorului de tip deschis nu este strict reglementată de normative, dar există o regulă: volumul rezervorului deschis până la conducta de preaplin trebuie să fie de 3,5 – 4 % din volumul total al agentului termic din circuitul de încălzire.

O astfel de estimare este suficientă pentru o căsuță mică de vacanță, dar o construcție destinată locuirii permanente va necesita un calcul mai exact. În primul rând, va fi necesar să se determine volumul total al sistemului de încălzire.

Opțiuni de calcul al capacității totale de încălzire

Acest indicator poate fi determinat cu diferite grade de precizie prin trei metode principale. În primul rând, pe baza datelor din fișa tehnică a cazanului. Astfel, pentru o unitate de putere a echipamentului cazanului este nevoie de aproximativ 15 litri de lichid. Pentru a obține datele necesare, se va înmulți 15 cu puterea cazanului indicată în fișa tehnică.

În al doilea rând, se poate afla volumul cu ajutorul unui contor de apă la umplerea sistemului. Pe măsură ce se umple, se înregistrează cantitatea de lichid utilizată. Aceasta este o variantă mai exactă, dar mai laborioasă.

A treia metodă presupune calcularea volumului total al tuturor elementelor sistemului de încălzire. Aceasta este cea mai exactă variantă. Capacitatea schimbătorului de căldură al cazanului, a radiatoarelor, a convectorilor, a aparatelor de măsură poate fi aflată din caracteristicile din fișa tehnică. Pentru calcularea capacității țevilor se utilizează datele din tabel.

În tabel sunt indicate dimensiunile țevilor în inci și volumul lor în litri pe 1 metru, care este utilizat pentru însumarea volumului total

În tabel este indicat volumul țevilor pe metru de lungime, realizate din cele mai uzuale și moderne materiale. Diametrul interior este indicat în inci, de la 0,5 la 1,5 unități.

O altă metodă, care pretinde la o precizie ridicată, este calculul după formula:

Vtotal = π x D² x L/4,

unde:

• π – este egal cu 3,14;
• D – reprezintă parametrii diametrului interior al țevilor;
• L – indică lungimea conductei sistemului.

După obținerea datelor necesare, acestea se însumează și se obține volumul total al sistemului, care este utilizat în calculele ulterioare.

Pașii și formulele ciclului complet de calcule pentru proiectarea și organizarea încălzirii unei case private sunt prezentate aici. Vă recomandăm să consultați informațiile utile.

Alegerea vasului de expansiune conform tabelului

Având datele necesare, varianta optimă a vasului de expansiune poate fi selectată conform tabelului de volume și presiune de calcul.

Volumul total al sistemului se calculează conform metodei indicate, parametrii de presiune sunt valabili doar pentru modificările închise și sunt indicați în datele din fișa tehnică a echipamentului.

Datele din tabel permit alegerea volumului vasului de expansiune de la 4 la 300 de litri

Această variantă nu necesită calcule speciale, cu excepția calculării volumului total al sistemului. Utilizarea tabelului facilitează și accelerează considerabil alegerea vasului de expansiune cu capacitatea necesară a rezervorului.

Utilizarea formulelor pentru calcul

Dacă datele din tabel nu sunt suficiente, există posibilitatea de a calcula singur parametrul necesar al volumului rezervorului.

Pentru aceasta, se utilizează următoarea formulă:

Vb = Vc x k/D,

unde:

• Vb – desemnează capacitatea căutată a expandorului;
• Vc – capacitatea totală a sistemului;
• k – coeficientul de dilatare a lichidului la încălzire;
• D – coeficientul de eficiență al expandorului.

Dintre datele necesare calculului, coeficienții k și D rămân necunoscuți. Primul este o valoare tabelară, iar al doilea se calculează printr-o formulă separată.

De asemenea, există și se utilizează un tabel al dilatării termice. Acesta permite determinarea coeficientului pentru sistemele cu apă sau antigel. Valoarea nu este liniară, se modifică la încălzire, în funcție de prezența și concentrația glicolului în lichid.

Cu ajutorul acestor date se pot determina parametrii coeficientului de dilatare a lichidului la încălzire (k), necesari pentru calculul volumului balonului expandor

Pentru apă, concentrația de etilen glicol se consideră «0», pentru antigel, concentrația se determină conform datelor declarate de producător. Temperatura de încălzire se consideră cea de funcționare pentru sistemul respectiv.

Pentru a calcula singur coeficientul de eficiență al rezervorului expandor, se aplică formula:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

unde:

• Qm – presiunea maximă a sistemului conform pragului de declanșare din buletinul tehnic al supapei de siguranță;
• Qb – presiunea preliminară din camera de aer a expandorului conform fișei tehnice.

Dacă ultimul parametru este necunoscut, acesta se măsoară la umflare sau prin eliberarea aerului prin niplul balonului.

Alte metode de calcul

Pe lângă calculele proprii cu ajutorul formulelor și tabelelor, există metode alternative. O variantă accesibilă de calcul este ajutorul unui calculator online.

Nu există lipsă de resurse online care oferă calculul online al valorii căutate. Se găsesc simplu printr-o căutare cu cuvinte cheie.

O altă variantă de a obține datele necesare este apelarea la proiectanți profesioniști. Aceasta este o metodă extrem de fiabilă, dar precizia informațiilor obținute va costa destul de scump.

Cu regulile de instalare și conectare a expandorilor de tip închis și deschis vă va familiariza următorul articol, dedicat acestor aspecte.

Cum să alegeți corect un vas de expansiune?

Se recomandă să vă decideți asupra tipului sistemului de încălzire încă în faza de planificare. Alegerea rezervorului este, de obicei, amânată pentru perioada de după construirea carcasei, când sistemul este montat și volumul său este cunoscut.

La alegerea variantei optime de rezervor expandor, se recomandă:

• să vă orientați după volumul rezervorului expandor închis, care să depășească valoarea dilatării termice a agentului termic;
• La achiziționare, trebuie să acordați atenție conectării, formei rezervorului și amplasării conectorilor de fixare – acest lucru va evita surprizele în timpul instalării;
• Este important să acordați atenție instrucțiunilor de pe carcasă, care conțin informații utile privind instalarea și parametrii tehnici.

La achiziționare, este mai bine să vă orientați către un producător de încredere, chiar dacă rezervoarele sale vor costa mai mult. Aceasta va fi garanția durabilității sistemului de încălzire, bineînțeles cu condiția unei exploatări corecte și a unei întrețineri regulate.

Înainte de conectare, presiunea preliminară din compartimentul de gaz al rezervorului cu membrană se reglează la o valoare egală cu indicatorii presiunii statice a coloanei de agent termic din circuitul de încălzire. Reglarea se efectuează cu o pompă auto obișnuită și se controlează cu un manometru.

Principalul lucru este să nu cumpărați un rezervor de boiler pentru sistemul de încălzire – acestea sunt complet diferite prin caracteristicile lor tehnice.

Nu trebuie confundate vasul de expansiune pentru sistemele de încălzire cu hidroacumulatoarele pentru rețelele de alimentare cu apă rece. Acestea diferă prin aspect și caracteristici constructive. Primele sunt vopsite în roșu și, de obicei, nu sunt demontabile, iar celelalte au culoarea albastră și sunt prevăzute cu un flanș demontabil pentru repararea membranei.

Concluzii și material video util pe această temă

Videoclipul vă va ajuta să stabiliți parametrii vasului de expansiune de tip închis, să înțelegeți diferențele dintre rezervoarele pentru încălzire și sistemele de boiler:

Principiul de funcționare și particularitățile alegerii rezervorului în materialul video:

Sistemul de încălzire al unei case particulare poate fi realizat după o schemă deschisă sau închisă, ceea ce necesită montarea unui vas de expansiune cu construcția corespunzătoare. Factorul cheie al funcționării acestuia este volumul, care poate fi calculat independent sau încredințat unor proiectanți profesioniști.

Un echipament corect ales va ajuta la menținerea volumului necesar de lichid în sistemul deschis, iar în încălzirea etanșă va menține nivelul presiunii de lucru.

Vă rugăm să scrieți comentarii în blocul de mai jos. Împărtășiți propria experiență în asamblarea circuitelor de încălzire cu vas de expansiune și informații utile pentru vizitatorii site-ului. Puneți întrebări, publicați fotografii pe tema articolului.