Calculadora para calcular el volumen total del sistema de calefacción.

Instalación de un tanque de expansión

A la hora de instalar un vaso de expansión hay que tener en cuenta dos circunstancias:

Cuando el recipiente se llena de líquido, su peso aumentará significativamente, por lo que el soporte debe estar diseñado para cargas.
La unidad debe ser de libre acceso para el mantenimiento (especialmente en sistemas abiertos, donde será necesario agregar agua periódicamente).

El método de instalación dependerá de los materiales utilizados. Esto puede ser soldadura, bridas o conexión de plástico con un soldador especial.

Un error bastante común cuando se utilizan materiales de sellado que no son adecuados para montar elementos calefactores.
Por ejemplo, un sellador para ventanas de plástico: no está diseñado para funcionar con altas temperaturas, por lo que después de un tiempo se filtrará.

Consejos para instalar un tanque de expansión para un sistema de calefacción:

Los trabajos están previstos durante el período cálido, con temperaturas positivas;
Asegúrese de instalar una válvula de seguridad;
Los últimos modelos de calderas de gas tienen un tanque pequeño en su diseño, no debe confiar solo en él si la longitud de la tubería es considerable. Es necesario volver a calcular todo y, si es necesario, instalar un expansor adicional.
Si se instala un grifo en una sección corta entre el tanque y las tuberías de calefacción, esto permitirá, si es necesario, desmontar la unidad sin perturbar el funcionamiento de todo el sistema.

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Depósitos con membrana tipo globo.

En este caso, la cámara de aire se encuentra a lo largo del perímetro de todo el tanque y rodea la cámara de goma para el refrigerante. Cuando llega, este último comienza a expandirse como un globo inflado. Gracias a este dispositivo de tanque, es posible controlar con mayor precisión la presión en el sistema.

Cabe señalar que las membranas de globo se pueden reemplazar a medida que se desgastan, mientras que las membranas de diafragma no se pueden reemplazar. El material del que está hecha la membrana es muy importante. Debe tener estabilidad térmica y al mismo tiempo alta elasticidad. Al elegir un tanque, debe estar familiarizado con las características de la membrana, como la durabilidad, la temperatura de funcionamiento, la resistencia al agua y el cumplimiento de las normas sanitarias e higiénicas.

Esquema de operación del tanque de expansión

Principio de funcionamiento

Del curso de física se sabe que el líquido es incompresible.

En el circuito de calefacción, el agua se utiliza como portador de calor.

En el rango de temperatura de 20 a 90 grados, cambia de volumen, expandiéndose a medida que se calienta.

Si imaginamos la red de calefacción como un recipiente de configuración compleja, el calentamiento del contenido hará que las paredes se rompan debido a la expansión del líquido.

Para compensar este fenómeno, se usa un tanque de expansión, que sirve como un volumen adicional para colocar el exceso de refrigerante.

Después de expandirse, el agua ingresa al tanque y, cuando se enfría (precios aproximados de un cable calefactor para el suministro de agua), regresa al sistema.

Es simplemente imposible eliminar el exceso de agua, porque cuando se enfría, el aire ocupará el vacío y el circuito dejará de funcionar.

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Por lo tanto, el tanque de expansión protege el sistema de calefacción tanto del exceso como de la escasez de refrigerante, compensando todos los movimientos en su volumen.

Diseño de tanque de expansión

El tanque de expansión es un cuerpo de acero al carbono con una capa de pintura en polvo roja, gris o blanca, dentro del cual hay una membrana de goma en forma de diafragma o en forma de cilindro. El primero se usa principalmente en contenedores pequeños, el segundo, en contenedores grandes. Los tanques en la fábrica a veces están equipados con una válvula de seguridad que protege el sistema para que no exceda la presión permitida. Si esto sucede, la válvula se abre y libera el exceso de agua. Es mejor ir a lo seguro y asegurarse de que su producto lo tenga. Si no, compre y monte al lado del tanque.

Depósito de expansión con membrana en forma de diafragma. Tal dispositivo es más como un barril, dividido en dos por una partición de goma móvil. En producción, se bombea aire a la parte superior del tanque, lo que crea una presión inicial. Después de conectar el tanque, el refrigerante de la red comienza a fluir hacia su cámara inferior. En ese momento, cuando la membrana elástica se encuentra en una posición de calma cero y, por así decirlo, se encuentra sobre la superficie del refrigerante, se considera que el sistema de calefacción está completamente lleno y listo para comenzar. Cuando la temperatura del refrigerante aumenta, su volumen aumenta y el exceso se descarga en el tanque de expansión. Al comprimir el aire, la membrana se mueve hacia la cámara de aire, por lo que el espacio interno del tanque se vuelve más grande y allí ingresa un exceso de refrigerante. Tan pronto como el refrigerante se enfría y vuelve a su volumen original, el efecto sobre la membrana se detiene y el aire en la cámara superior, sin resistencia, lleva la membrana a su posición original tranquila, ajustando así automáticamente la presión en el sistema.

Características de elegir un tanque de expansión para un sistema de calefacción, algunos matices

Al elegir un tanque de expansión, debe prestar atención a los siguientes criterios:

ubicación de la instalación;
tipo de sistema de calefacción (con circulación natural y forzada);
parámetros operativos del sistema, incluida la presión (es necesario realizar cálculos de presión para el tanque, refrigerante, intercambiador de calor);
el volumen del tanque de expansión (no puede ser inferior al 10% del volumen total de agua en el sistema);
la necesidad de control automatizado;
características del funcionamiento del tanque (autónomo no volátil, con circulación forzada y conexión a la red eléctrica)

Uno de los criterios para elegir el equipo es el cálculo del agua y su presión. En tales cálculos del sistema de calefacción, se tiene en cuenta lo siguiente:

el volumen de agua en la unidad de caldera (se indica en el pasaporte de la caldera);
el volumen de agua para radiadores (es necesario calcular por separado para cada radiador y resumir los valores obtenidos);
el volumen de refrigerante en las tuberías del sistema (calculado para todos los circuitos utilizando la fórmula Vtot = π × D2 × L/4, donde D es el diámetro de la tubería, L es la longitud de la tubería).

Este cálculo calcula cuánto volumen debe tener el tanque. Por lo general, al diseñar, se establece que el volumen del tanque de expansión no puede ser inferior al 10-15%. Este valor será suficiente para eliminar el aire del circuito de calefacción y proteger el equipo de roturas o fugas durante la dilatación térmica.

Sistemas de calefacción abiertos y cerrados.

Los tanques abiertos se utilizan para sistemas de calefacción donde el refrigerante circula por gravedad. El tanque suele ser cilíndrico o rectangular con la parte superior abierta y está conectado al sistema de calefacción a través de una salida en la parte inferior.

Hay muchas más desventajas de usar tanques abiertos:

se requiere mantenimiento regular;
las pérdidas de calor en el sistema son bastante altas;
las paredes internas del tanque están sujetas a corrosión;
durante la instalación, se requieren tuberías adicionales;
la instalación se lleva a cabo en el ático, lo que requiere un refuerzo adicional de los pisos debido al gran peso del tanque.

Un ejemplo de un tanque de expansión abierto hecho de acero inoxidable

Los tanques cerrados se pueden usar para cualquier sistema de calefacción, pero generalmente se requieren para calefacción forzada. El tanque está cerrado, es decir, se excluye el contacto entre el refrigerante y el aire circundante. Además, los tanques sellados pueden equiparse con válvulas automáticas o manuales, manómetros para medir la presión en el sistema.

Las ventajas de tales equipos son muchas:

el tanque se puede montar en la sala de calderas, no requiere protección contra heladas;
el nivel de presión en el sistema puede ser bastante alto;
el tanque está más protegido contra la corrosión, su vida útil es larga;
el refrigerante no se evapora;
no hay pérdidas de calor;
el mantenimiento del sistema es más simple, no hay necesidad de controlar la presión, el nivel del agua.

Tanque de expansión cerrado tipo WESTER

Tanque de membrana cerrado

Para el sistema de membranas se utiliza un tanque estanco cuyo funcionamiento es similar a uno cerrado convencional. El principio de funcionamiento es muy simple: cuando se calienta, el refrigerante se expande, el "exceso" de agua ingresa a un compartimento del tanque y ejerce presión sobre la membrana elástica. Cuando se enfría, la presión disminuye, el aire del segundo tanque empuja el agua fría hacia el sistema, es decir, circula.

La membrana puede ser removible o no removible, no entra en contacto con las paredes internas del dispositivo. Si la membrana está dañada, debe ser reemplazada, ya que el tanque deja de funcionar.

Entre las ventajas de usar dicho equipo, se debe tener en cuenta:

dimensiones compactas del tanque;
el refrigerante no se evapora;
las pérdidas de calor del sistema son mínimas;
el sistema está protegido contra la corrosión;
es posible trabajar con alta presión sin temor a dañar el sistema.

Depósito de expansión de membrana

Tanque de expansión de un sistema de calefacción abierto reglas de cálculo e instalación.

Los tanques de expansión se utilizan en todos los esquemas de sistemas de calefacción individuales. El objetivo principal del tanque de expansión es compensar el volumen del sistema de calefacción causado por la expansión térmica del refrigerante.

Características de un tanque de calefacción abierto.

El hecho es que el volumen del refrigerante aumenta con el aumento de la presión, y si no se proporciona una capacidad adicional donde podría caber el exceso de volumen, entonces la presión en el sistema de calefacción puede aumentar tanto que se produce un avance. Se utiliza un tanque de expansión para eliminar el exceso de presión en el sistema.

Además, el tanque de expansión de un sistema de calefacción abierto difiere de los tanques diseñados para sistemas cerrados. En los sistemas cerrados se utilizan tanques que no se comunican con la atmósfera. En un sistema abierto, el uso de dicho tanque es imposible, ya que el exceso de presión en el tanque creará una gran resistencia a la circulación del refrigerante. Por lo tanto, los tanques abiertos se utilizan para sistemas de calefacción abiertos.

Por lo tanto, existe una gran desventaja de los sistemas de calefacción abiertos: esta es la evaporación del refrigerante del tanque. Como resultado, periódicamente es necesario controlar el nivel de refrigerante en el tanque y, si es necesario, compensar las pérdidas.

Además, para los sistemas de calefacción abiertos, es importante no solo que el tanque pueda comunicarse con la atmósfera, sino también el cálculo correcto del volumen del tanque y la correcta instalación y conexión al sistema de calefacción.

Cálculo del volumen de un vaso de expansión abierto

Tradicionalmente, el volumen del vaso de expansión se define como el 5% del volumen de todo el sistema de calefacción. Esto se debe al hecho de que con un aumento de la temperatura del agua a 80 grados, su volumen aumenta aproximadamente un 4%. Agregando a esto un pequeño espacio para que el agua no se desborde por los bordes del tanque en otro 1%, en total obtenemos el volumen del tanque de expansión como un porcentaje del volumen de todo el sistema de calefacción.

Si se usa otro refrigerante en un sistema abierto, entonces el volumen del tanque debe ajustarse según la expansión térmica del refrigerante usado.

La mayoría de las dificultades surgen con el cálculo del volumen de refrigerante en el sistema de calefacción. Para calcular el volumen del sistema, es necesario sumar el volumen interno de todos los elementos del sistema de tuberías de radiadores, calefacción y caldera. Además, el volumen del sistema puede determinarse indirectamente por la potencia de la caldera, basándose en el hecho de que se necesita 1 kW de potencia de la caldera para calentar 15 litros de refrigerante.

Instalación y conexión de un vaso de expansión abierto

A diferencia de un tanque de expansión cerrado, existen ciertas reglas para uno abierto.

La regla más importante es que el tanque debe ubicarse sobre todo el sistema de calefacción. De lo contrario, según el principio de los vasos comunicantes, saldrá agua.

Esta circunstancia a menudo conduce al rechazo de un sistema de calefacción de tipo abierto, porque. no siempre es posible instalar convenientemente un tanque de expansión.

La segunda característica importante es que el tanque debe estar conectado a la línea de retorno. El hecho es que la temperatura de retorno del agua es más baja y, por lo tanto, el agua se evaporará más lentamente.

Además, dada la baja temperatura del agua de retorno, el vaso de expansión se puede conectar al sistema mediante una manguera transparente, lo que facilitará el control de la cantidad de agua en el sistema.

Además, el tanque de expansión se puede proporcionar con tuberías especiales para evitar el desbordamiento y controlar el nivel de agua en el tanque.

Selección del dispositivo según el cálculo.

Antes de continuar con el cálculo de la membrana, debe saber que cuanto mayor sea el volumen del sistema de calefacción y mayor sea el índice de temperatura máxima del refrigerante, más grande debe ser el tanque.

Hay varias formas en que se lleva a cabo el cálculo: contactar a especialistas en la oficina de diseño, realizar cálculos por su cuenta usando una fórmula especial o calcular usando una calculadora en línea.

La fórmula de cálculo se ve así: V = (VL x E) / D, donde:

VL: el volumen de todas las partes principales, incluida la caldera y otros dispositivos de calefacción;
E es el coeficiente de expansión del refrigerante (en porcentaje);
D es un indicador de la eficiencia de la membrana.

Determinación de volumen

La forma más fácil de determinar el volumen promedio del sistema de calefacción es por capacidad de la caldera de calefacción basada en 15 l/kW. Es decir, con una potencia de caldera de 44 kW, el volumen de todas las carreteras del sistema será igual a 660 litros (15x44).

El coeficiente de dilatación de un sistema de agua es de aproximadamente un 4 % (a una temperatura del medio de calentamiento de 95 °C).

Si se vierte anticongelante en las tuberías, recurren al siguiente cálculo:

La clasificación de eficiencia (D) se basa en la presión inicial y más alta del sistema, así como en la presión de aire inicial en la cámara. La válvula de seguridad siempre está ajustada a la presión máxima. Para encontrar el valor del indicador de rendimiento, debe realizar el siguiente cálculo: D = (PV - PS) / (PV + 1), donde:

PV: la marca de presión máxima en el sistema, para calefacción individual, el indicador es de 2,5 bar;
PD: la presión de carga de la membrana suele ser de 0,5 bar.

Ahora queda por recopilar todos los indicadores en la fórmula y obtener el cálculo final:

El número resultante se puede redondear y optar por un modelo de depósito de expansión a partir de 46 litros. Si se usa agua como portador de calor, entonces el volumen del tanque será al menos el 15% de la capacidad de todo el sistema. Para anticongelante, esta cifra es del 20%. Vale la pena señalar que el volumen del dispositivo puede ser un poco mayor que el número calculado, pero en ningún caso, no menos.

Fórmula para calcular el volumen del tanque de expansión.

KE: el volumen total de todo el sistema de calefacción. Este indicador se calcula en base al hecho de que 1 kW de potencia del equipo de calefacción es igual a 15 litros de volumen de refrigerante. Si la potencia de la caldera es de 40 kW, entonces el volumen total del sistema será KE \u003d 15 x 40 \u003d 600 l;

Z es el valor del coeficiente de temperatura del refrigerante.Como ya se ha señalado, para el agua esto es alrededor del 4 %, y para anticongelantes de diferentes concentraciones, por ejemplo 10-20 % de etilenglicol, del 4,4 al 4,8 %;

N es el valor de eficiencia del tanque de membrana, que depende de la presión inicial y máxima en el sistema, la presión de aire inicial en la cámara. A menudo, el fabricante especifica este parámetro, pero si no está allí, puede realizar el cálculo usted mismo utilizando la fórmula:

DV: la presión más alta permitida en la red. Por regla general, es igual a la presión permitida de la válvula de seguridad y rara vez supera las 2,5-3 atm para los sistemas de calefacción domésticos ordinarios;

DS es el valor de presión de la carga inicial del tanque de membrana basado en un valor constante de 0,5 atm. por 5 m de la longitud del sistema de calefacción.

N = (2,5-0,5)/

Entonces, a partir de los datos obtenidos, podemos derivar el volumen del tanque de expansión con una potencia de caldera de 40 kW:

K \u003d 600 x 0,04 / 0,57 \u003d 42,1 litros.

Se recomienda un depósito de 50 l con una presión inicial de 0,5 atm. ya que los indicadores finales para elegir un producto deben ser ligeramente más altos que los calculados. Un ligero exceso del volumen del tanque no es tan malo como la insuficiencia de su volumen. Además, cuando se usa anticongelante en el sistema, los expertos aconsejan elegir un tanque con un volumen 50% mayor que el calculado.

Calculadora para calcular el volumen de un tanque de expansión para un sistema de calefacción

Lo que necesita saber al hacer cálculos

Al instalar un sistema de calefacción, no siempre es posible ahorrar espacio útil, que es tan importante en habitaciones pequeñas. Pero al mismo tiempo, puede averiguar el volumen exacto del dispositivo deseado.

Al calcular, se utiliza la siguiente fórmula:

Vb (volumen del tanque) = Vt (volumen del fluido de transferencia de calor) * Kt (factor de expansión de calor) / F (factor de capacidad del tanque de membrana)

Para determinar el volumen del refrigerante, se utilizan los siguientes métodos:

se registra el tiempo de llenado de prueba de toda la estructura. Esto se puede hacer con un medidor de agua;
sume todos los volúmenes de los mecanismos presentes: tuberías, baterías y fuentes de calor;
se aplica una correspondencia de 15 litros de líquido refrigerante por kilovatio de potencia del equipo.

Cálculo del volumen en un ejemplo separado.

El coeficiente que tiene en cuenta la dilatación térmica del refrigerante utilizado depende de la presencia de aditivos anticongelantes. Varía según el porcentaje de estos aditivos, y también puede cambiar bajo la influencia de la temperatura. Hay tablas especiales donde puede ver los datos del cálculo del calentamiento del refrigerante. Esta información se ingresa en la calculadora. Si se usa agua, entonces esto necesariamente se muestra en el programa.

Los líquidos anticongelantes como portadores de calor son especialmente relevantes si es necesario apagar la calefacción en la estación fría.

Asegúrese de tener en cuenta el factor de eficiencia del tanque de expansión de membrana. Se puede determinar mediante la siguiente fórmula:

F= (Pm-Pb)/(P1+1)

En este caso, Pm representa la presión máxima que puede provocar la activación de emergencia de una válvula de seguridad especial. Este valor debe indicarse en los datos de pasaporte del producto.

El diagrama muestra la opción de instalación del dispositivo.

Pb es la presión de bombeo de la cámara de aire del dispositivo. Si el diseño ya ha sido bombeado, entonces el parámetro se indica en las especificaciones técnicas. Este valor se puede cambiar de forma independiente. Por ejemplo, para reanudar el bombeo con una bomba de automóvil o para eliminar el exceso de aire con una boquilla incorporada. Para sistemas autónomos, el indicador recomendado es de 1-1.5 atmósferas.

Tanque en un sistema de calefacción abierto

En un sistema de este tipo, el refrigerante, el agua corriente, se mueve de acuerdo con las leyes de la física de forma natural debido a las diferentes densidades del agua fría y caliente. La pendiente de las tuberías también contribuye a esto. El refrigerante, calentado a alta temperatura, tiende hacia arriba a la salida de la caldera, empujado hacia afuera por el agua fría que proviene de la tubería de retorno desde abajo. Así es como se produce la circulación natural, por lo que los radiadores se calientan. Es problemático usar anticongelante en un sistema de flujo automático debido al hecho de que en el tanque de expansión el refrigerante está abierto y se evapora rápidamente, por lo que solo el agua actúa en esta capacidad.Cuando se calienta, aumenta de volumen, y su exceso ingresa al tanque, y cuando se enfría, regresa al sistema. El tanque está ubicado en el punto más alto del contorno, generalmente en el ático. Para que el agua que contiene no se congele, se aísla con materiales aislantes y se conecta a la tubería de retorno para evitar que hierva. En caso de sobrellenado del tanque, el agua se descarga en el alcantarillado.

El tanque de expansión no está cerrado con una tapa, de ahí el nombre del sistema de calefacción: abierto. El nivel de agua en el tanque debe controlarse para que no haya bolsas de aire en la tubería, lo que provocaría un funcionamiento ineficiente de los radiadores. El tanque está conectado a la red a través de una tubería de expansión y se proporciona una tubería de circulación para asegurar el movimiento del agua. A medida que el sistema se llena, el agua llega a la tubería de señal, en la que

grifo. Se utiliza una tubería de desbordamiento para controlar la expansión del agua. Es responsable de la libre circulación de aire dentro del contenedor. Para calcular el volumen de un tanque abierto, necesita saber el volumen de agua en el sistema.