Installazione di un vaso di espansione
Quando si installa un vaso di espansione, è necessario considerare due circostanze:
- Quando il contenitore è pieno di liquido, il suo peso aumenterà notevolmente, quindi il supporto deve essere progettato per carichi.
- L'unità deve essere liberamente accessibile per la manutenzione (soprattutto negli impianti aperti, dove l'acqua dovrà essere periodicamente aggiunta).
Il metodo di installazione dipenderà dai materiali utilizzati. Questo può essere saldatura, flange o collegamento in plastica con uno speciale saldatore.
Un errore abbastanza comune quando si utilizzano materiali di tenuta non adatti al montaggio di elementi riscaldanti.
Ad esempio, un sigillante per finestre di plastica: non è progettato per funzionare con alte temperature, quindi dopo un po 'perderà.
Suggerimenti per l'installazione di un vaso di espansione per un impianto di riscaldamento:
- I lavori sono previsti nel periodo caldo, a temperature positive;
- Assicurati di installare una valvola di sicurezza;
- Gli ultimi modelli di caldaie a gas hanno un piccolo serbatoio nel loro design, non dovresti fare affidamento solo su di esso se la lunghezza della tubazione è considerevole. È necessario ricalcolare il tutto e, se necessario, installare un espansore aggiuntivo.
- L'installazione di un rubinetto in un breve tratto tra il serbatoio e le tubazioni del riscaldamento consentirà, se necessario, di smontare l'unità senza disturbare il funzionamento dell'intero impianto.
Organizzare un sistema a pavimento caldo è più difficile in bagno, perché è necessario rendere tutto ermetico in modo che il sistema non interagisca con l'umidità. - Opzioni del dispositivo e fasi di installazione.
Serbatoi con membrana a palloncino.
In questo caso, la camera d'aria si trova lungo il perimetro dell'intero serbatoio e circonda la camera di gomma per il liquido di raffreddamento. Quando arriva, quest'ultimo inizia ad espandersi come un palloncino gonfiato. Grazie a questo dispositivo serbatoio, è possibile controllare con maggiore precisione la pressione nell'impianto.
Va notato che le membrane del palloncino possono essere sostituite quando si usurano, mentre le membrane del diaframma non possono essere sostituite. Il materiale di cui è composta la membrana è molto importante. Deve avere stabilità termica e allo stesso tempo elevata elasticità. Quando si sceglie un serbatoio, è necessario avere familiarità con le caratteristiche della membrana come durata, temperatura di esercizio, resistenza all'acqua e conformità agli standard sanitari e igienici.
Schema di funzionamento del vaso di espansione
Principio di funzionamento
Dal corso di fisica è noto che il liquido è incomprimibile.
Nel circuito di riscaldamento, l'acqua viene utilizzata come vettore di calore.
Nell'intervallo di temperatura da 20 a 90 gradi, cambia volume, espandendosi man mano che si riscalda.
Se immaginiamo la rete di riscaldamento come un vaso di configurazione complessa, il riscaldamento del contenuto provocherà la rottura delle pareti a causa dell'espansione del liquido.
Per compensare questo fenomeno, viene utilizzato un vaso di espansione, che funge da volume aggiuntivo per posizionare il liquido di raffreddamento in eccesso.
Dopo essersi espansa, l'acqua entra nel serbatoio e una volta raffreddata (prezzi approssimativi per un cavo scaldante per l'approvvigionamento idrico) torna nel sistema.
È semplicemente impossibile rimuovere l'acqua in eccesso, perché quando si raffredda, il vuoto sarà occupato dall'aria e il circuito cesserà di funzionare.
Sai cosa fare se l'acqua scorre dal serbatoio nella toilette. Leggi l'articolo utile per suggerimenti e consigli dei maestri idraulici sulla risoluzione dei problemi.
In questa pagina è scritto lo scopo dei tubi di cemento-amianto con una dimensione di 150 mm.
Pertanto, il vaso di espansione protegge l'impianto di riscaldamento sia dall'eccesso che dalla carenza di liquido di raffreddamento, compensando tutti i movimenti nel suo volume.
Design del vaso di espansione
Il vaso di espansione è un corpo in acciaio al carbonio con rivestimento verniciato a polvere rosso, grigio o bianco, all'interno del quale si trova una membrana di gomma a forma di diaframma o a forma di cilindro. Il primo viene utilizzato principalmente in piccoli contenitori, il secondo in quelli grandi. I serbatoi in fabbrica sono talvolta dotati di una valvola di sicurezza che protegge il sistema dal superamento della pressione consentita. Se ciò accade, la valvola si apre, rilasciando l'acqua in eccesso. Meglio andare sul sicuro e assicurarsi che il tuo prodotto lo abbia. In caso contrario, acquista e monta accanto al serbatoio.
Vaso di espansione con membrana a forma di diaframma. Un tale dispositivo è più simile a un barile, diviso in due da una partizione di gomma mobile. In produzione, l'aria viene pompata nella parte superiore del serbatoio, che crea una pressione iniziale. Dopo aver collegato il serbatoio, il liquido di raffreddamento dalla rete inizia a fluire nella sua camera inferiore. In quel momento, quando la membrana elastica diventa in una posizione di calma zero e, per così dire, giace sulla superficie del liquido di raffreddamento, l'impianto di riscaldamento è considerato completamente pieno e pronto per l'avvio. Quando la temperatura del liquido di raffreddamento aumenta, il suo volume aumenta e l'eccesso viene scaricato nel vaso di espansione. Comprimendo l'aria, la membrana viene spostata nella camera d'aria, a causa della quale lo spazio interno del serbatoio diventa più grande e vi entra un eccesso di liquido di raffreddamento. Non appena il liquido di raffreddamento si raffredda e ritorna al suo volume originario, l'effetto sulla membrana si interrompe e l'aria nella camera superiore, senza resistenza, riporta la membrana nella posizione originaria di calma, regolando così automaticamente la pressione nell'impianto.
Caratteristiche della scelta di un vaso di espansione per un impianto di riscaldamento, alcune sfumature
Quando si sceglie un vaso di espansione, è necessario prestare attenzione ai seguenti criteri:
- luogo di installazione;
- tipologia di impianto di riscaldamento (a circolazione naturale e forzata);
- parametri operativi del sistema, inclusa la pressione (è necessario eseguire calcoli di pressione per serbatoio, liquido di raffreddamento, scambiatore di calore);
- il volume del vaso di espansione (non può essere inferiore al 10% del volume totale dell'acqua nell'impianto);
- la necessità di un controllo automatizzato;
- caratteristiche del funzionamento del serbatoio (autonomo non volatile, a circolazione forzata e allacciamento alla rete elettrica)
Uno dei criteri per la scelta dell'attrezzatura è il calcolo dell'acqua e della sua pressione. In tali calcoli dell'impianto di riscaldamento, vengono presi in considerazione quanto segue:
- il volume dell'acqua nell'unità caldaia (è indicato nel passaporto per la caldaia);
- il volume d'acqua per i radiatori (è necessario calcolare separatamente per ciascun radiatore e riassumere i valori ottenuti);
- il volume del liquido di raffreddamento nelle tubazioni dell'impianto (calcolato per tutti i circuiti utilizzando la formula Vtot = π × D2 × L/4, dove D è il diametro del tubo, L è la lunghezza del tubo).
Questo calcolo calcola quanto volume dovrebbe avere il serbatoio. Di solito, durante la progettazione, viene stabilito che il volume del vaso di espansione non può essere inferiore al 10-15%. Questo valore sarà sufficiente per rimuovere l'aria dal circuito di riscaldamento e proteggere l'apparecchiatura da rotture o perdite durante la dilatazione termica.
Impianti di riscaldamento aperti e chiusi
I serbatoi aperti vengono utilizzati per i sistemi di riscaldamento in cui il liquido di raffreddamento circola per gravità. La vasca è solitamente di forma cilindrica o rettangolare con la parte superiore aperta ed è collegata all'impianto di riscaldamento tramite un'uscita nella parte inferiore.
Ci sono molti altri svantaggi nell'utilizzo di serbatoi aperti:
- è necessaria una manutenzione regolare;
- le perdite di calore nel sistema sono piuttosto elevate;
- le pareti interne della vasca sono soggette a corrosione;
- durante l'installazione sono necessarie tubazioni aggiuntive;
- l'installazione viene eseguita in soffitta, che richiede un ulteriore rinforzo dei pavimenti a causa del grande peso del serbatoio.
Un esempio di vaso di espansione aperto in acciaio inox
I serbatoi chiusi possono essere utilizzati per qualsiasi impianto di riscaldamento, ma di solito sono necessari per il riscaldamento forzato. Il serbatoio è chiuso, ovvero è escluso il contatto tra il liquido di raffreddamento e l'aria circostante. Inoltre, i serbatoi sigillati possono essere dotati di valvole automatiche o manuali, manometri per misurare la pressione nell'impianto.
I vantaggi di tali apparecchiature sono molti:
- il serbatoio può essere montato nel locale caldaia, non necessita di protezione antigelo;
- il livello di pressione nel sistema può essere piuttosto elevato;
- il serbatoio è più protetto dalla corrosione, la sua durata è lunga;
- il liquido di raffreddamento non evapora;
- non ci sono perdite di calore;
- la manutenzione del sistema è più semplice, non è necessario monitorare la pressione, il livello dell'acqua.
Vaso di espansione chiuso tipo WESTER
Serbatoio a membrana chiuso
Per il sistema a membrana viene utilizzato un serbatoio sigillato, il cui funzionamento è simile a quello convenzionale chiuso. Il principio di funzionamento è molto semplice: quando riscaldato, il liquido di raffreddamento si espande, l'acqua "in eccesso" entra in un compartimento del serbatoio, esercitando pressione sulla membrana elastica. Durante il raffreddamento, la pressione diminuisce, l'aria dal secondo serbatoio spinge nuovamente l'acqua fredda nel sistema, ovvero circola.
La membrana può essere removibile o non removibile, non viene a contatto con le pareti interne del dispositivo. Se la membrana è danneggiata, deve essere sostituita, poiché il serbatoio cessa di funzionare.
Tra i vantaggi dell'utilizzo di tali apparecchiature, va notato:
- dimensioni compatte del serbatoio;
- il liquido di raffreddamento non evapora;
- le perdite di calore del sistema sono minime;
- il sistema è protetto dalla corrosione;
- è possibile lavorare ad alta pressione senza timore di danni all'impianto.
Vaso di espansione a membrana
Vaso di espansione di un sistema di riscaldamento aperto, calcolo e regole di installazione
I serbatoi di espansione sono utilizzati in tutti gli schemi dei singoli sistemi di riscaldamento. Lo scopo principale del vaso di espansione è quello di compensare il volume dell'impianto di riscaldamento causato dall'espansione termica del liquido di raffreddamento.
Caratteristiche di un serbatoio di riscaldamento aperto
Il fatto è che il volume del liquido di raffreddamento aumenta con l'aumentare della pressione e se non viene fornita capacità aggiuntiva dove il volume in eccesso potrebbe adattarsi, la pressione nell'impianto di riscaldamento può aumentare così tanto che si verifica una svolta. Un vaso di espansione viene utilizzato per eliminare la pressione in eccesso nell'impianto.
Inoltre, il vaso di espansione di un impianto di riscaldamento aperto si differenzia dai serbatoi progettati per impianti chiusi. Nei sistemi chiusi vengono utilizzati serbatoi che non comunicano con l'atmosfera. In un sistema aperto, l'uso di un tale serbatoio è impossibile, poiché la pressione eccessiva nel serbatoio creerà una grande resistenza alla circolazione del liquido di raffreddamento. Pertanto, i serbatoi aperti vengono utilizzati per i sistemi di riscaldamento aperti.
Quindi, c'è un grande svantaggio dei sistemi di riscaldamento aperti: questa è l'evaporazione del liquido di raffreddamento dal serbatoio. Di conseguenza, periodicamente è necessario controllare il livello del liquido di raffreddamento nel serbatoio e, se necessario, compensare le perdite.
Inoltre, per gli impianti di riscaldamento aperti, è importante non solo che il serbatoio possa comunicare con l'atmosfera, ma anche il corretto calcolo del volume del serbatoio e una corretta installazione e collegamento all'impianto di riscaldamento
Calcolo del volume di un vaso di espansione aperto
Tradizionalmente, il volume del vaso di espansione è definito come il 5% del volume dell'intero impianto di riscaldamento. Ciò è dovuto al fatto che con un aumento della temperatura dell'acqua a 80 gradi, il suo volume aumenta di circa il 4%. Aggiungendo a questo un piccolo spazio in modo che l'acqua non trabocchi oltre i bordi del serbatoio di un altro 1%, in totale otteniamo il volume del vaso di espansione come percentuale del volume dell'intero impianto di riscaldamento.
Se si utilizza un altro liquido di raffreddamento in un sistema aperto, il volume del serbatoio deve essere regolato in base all'espansione termica del liquido di raffreddamento utilizzato.
La maggior parte delle difficoltà sorgono con il calcolo del volume del liquido di raffreddamento nell'impianto di riscaldamento. Per calcolare il volume dell'impianto, è necessario sommare il volume interno di tutti gli elementi del sistema di tubazioni dei radiatori, del riscaldamento e della caldaia. Inoltre, il volume dell'impianto può essere determinato indirettamente dalla potenza della caldaia, in base al fatto che è necessario 1 kW di potenza della caldaia per riscaldare 15 litri di liquido di raffreddamento.
Installazione e collegamento di un vaso di espansione aperto
A differenza di un vaso di espansione chiuso, ci sono alcune regole per uno aperto.
La regola più importante è che il serbatoio deve essere posizionato sopra l'intero sistema di riscaldamento. Altrimenti, secondo il principio dei vasi comunicanti, l'acqua uscirà da esso.
Questa circostanza porta spesso al rifiuto di un sistema di riscaldamento di tipo aperto, perché. non sempre è possibile installare comodamente un vaso di espansione.
La seconda caratteristica importante è che il serbatoio deve essere collegato alla linea di ritorno. Il fatto è che la temperatura di ritorno dell'acqua è più bassa e, quindi, l'acqua evaporerà più lentamente.
Inoltre, data la bassa temperatura dell'acqua di ritorno, il vaso di espansione può essere collegato all'impianto tramite un tubo trasparente, che consentirà di controllare più facilmente la quantità d'acqua nell'impianto.
Inoltre, il vaso di espansione può essere dotato di tubazioni speciali per prevenire il trabocco e controllare il livello dell'acqua nel serbatoio.
Selezione del dispositivo in base al calcolo
Prima di procedere con il calcolo della membrana, è necessario sapere che maggiore è il volume dell'impianto di riscaldamento e maggiore è l'indice di temperatura massimo del liquido di raffreddamento, maggiore dovrebbe essere il serbatoio stesso.
Esistono diversi modi in cui viene eseguito il calcolo: contattare gli specialisti dell'ufficio di progettazione, eseguire calcoli da soli utilizzando una formula speciale o calcolare utilizzando un calcolatore online.
La formula di calcolo si presenta così: V = (VL x E) / D, dove:
- VL - il volume di tutte le parti principali, compresa la caldaia e altri dispositivi di riscaldamento;
- E è il coefficiente di espansione del liquido di raffreddamento (in percentuale);
- D è un indicatore dell'efficienza della membrana.
Determinazione del volume
Il modo più semplice per determinare il volume medio dell'impianto di riscaldamento è capacità della caldaia di riscaldamento basata su 15 l/kW. Cioè, con una potenza della caldaia di 44 kW, il volume di tutte le autostrade del sistema sarà pari a 660 litri (15x44).
Il coefficiente di dilatazione per un sistema idrico è di circa il 4% (a una temperatura del fluido riscaldante di 95 °C).
Se l'antigelo viene versato nei tubi, ricorrono al seguente calcolo:
Il grado di efficienza (D) si basa sulla pressione iniziale e massima nel sistema, nonché sulla pressione dell'aria iniziale nella camera. La valvola di sicurezza è sempre regolata alla massima pressione. Per trovare il valore dell'indicatore di performance, è necessario eseguire il seguente calcolo: D = (PV - PS) / (PV + 1), dove:
- PV - il segno di pressione massima nel sistema, per il riscaldamento individuale, l'indicatore è di 2,5 bar;
- PS - la pressione di carica della membrana è solitamente di 0,5 bar.
Ora resta da raccogliere tutti gli indicatori nella formula e ottenere il calcolo finale:
Il numero risultante può essere arrotondato per eccesso e optare per un modello con vaso di espansione a partire da 46 litri. Se l'acqua viene utilizzata come vettore di calore, il volume del serbatoio sarà almeno il 15% della capacità dell'intero sistema. Per l'antigelo, questa cifra è del 20%. Vale la pena notare che il volume del dispositivo potrebbe essere leggermente superiore al numero calcolato, ma in nessun caso non inferiore.
Formula per il calcolo del volume del vaso di espansione
KE - il volume totale dell'intero sistema di riscaldamento. Questo indicatore è calcolato in base al fatto che I kW di potenza dell'apparecchiatura di riscaldamento è pari a 15 litri di volume del liquido di raffreddamento. Se la potenza della caldaia è di 40 kW, il volume totale del sistema sarà KE \u003d 15 x 40 \u003d 600 l;
Z è il valore del coefficiente di temperatura del liquido di raffreddamento.Come già notato, per l'acqua è di circa il 4%, e per antigelo di diverse concentrazioni, ad esempio 10-20% di glicole etilenico, dal 4,4 al 4,8%;
N è il valore di efficienza del serbatoio a membrana, che dipende dalla pressione iniziale e massima nel sistema, la pressione dell'aria iniziale nella camera. Spesso questo parametro è specificato dal produttore, ma se non è presente, puoi eseguire tu stesso il calcolo usando la formula:
DV: la pressione più alta consentita nella rete. Di norma è uguale alla pressione ammissibile della valvola di sicurezza e raramente supera 2,5-3 atm per i normali impianti di riscaldamento domestici;
DS è il valore di pressione della carica iniziale del serbatoio a membrana basato su un valore costante di 0,5 atm. per 5 m della lunghezza dell'impianto di riscaldamento.
N = (2,5-0,5)/
Quindi, dai dati ottenuti, possiamo ricavare il volume del vaso di espansione con una potenza della caldaia di 40 kW:
K \u003d 600 x 0,04 / 0,57 \u003d 42,1 litri.
Si consiglia un serbatoio da 50 l con una pressione iniziale di 0,5 atm. poiché gli indicatori finali per la scelta di un prodotto dovrebbero essere leggermente superiori a quelli calcolati. Un leggero eccesso di volume del serbatoio non è così male come l'insufficienza del suo volume. Inoltre, quando si utilizza l'antigelo nel sistema, gli esperti consigliano di scegliere un serbatoio con un volume del 50% in più rispetto a quello calcolato.
Calcolatrice per il calcolo del volume di un vaso di espansione per un impianto di riscaldamento
Cosa devi sapere quando fai i calcoli
Quando si installa un sistema di riscaldamento, non è sempre possibile risparmiare spazio utilizzabile, che è così importante nelle stanze piccole. Ma allo stesso tempo, puoi scoprire il volume esatto del dispositivo desiderato.
Per il calcolo viene utilizzata la seguente formula:
Vb (volume del serbatoio) = Vt (volume del fluido termovettore) * Kt (fattore di espansione termica) / F (fattore di capacità del serbatoio a membrana)
Per determinare il volume del liquido di raffreddamento, vengono utilizzati i seguenti metodi:
- viene registrato il tempo di riempimento di prova dell'intera struttura. Questo può essere fatto con un contatore dell'acqua;
- sommare tutti i volumi dei meccanismi presenti - tubazioni, batterie e fonti di calore;
- viene applicata una corrispondenza di 15 litri di liquido di raffreddamento per kilowatt di potenza dell'apparecchiatura.
Calcolo del volume su un esempio separato
Il coefficiente che tiene conto della dilatazione termica del liquido di raffreddamento utilizzato dipende dalla presenza di additivi antigelo. Varia a seconda della percentuale di questi additivi e può anche cambiare sotto l'influenza della temperatura. Esistono tabelle speciali in cui è possibile visualizzare i dati del calcolo del riscaldamento del liquido di raffreddamento. Queste informazioni vengono immesse nella calcolatrice. Se viene utilizzata acqua, questa viene necessariamente visualizzata nel programma.
I liquidi antigelo come vettori di calore sono particolarmente rilevanti se è necessario spegnere il riscaldamento nella stagione fredda.
Assicurarsi di prendere in considerazione il fattore di efficienza del vaso di espansione a membrana. Può essere determinato dalla seguente formula:
F= (Pm-Pb)/(P1+1)
In questo caso Pm sta per la pressione massima che può portare all'attivazione di emergenza di una speciale valvola di sicurezza. Questo valore deve essere indicato nei dati del passaporto del prodotto.
Il diagramma mostra l'opzione di installazione del dispositivo
Pb è la pressione per pompare la camera d'aria del dispositivo. Se il progetto è già stato gonfiato, il parametro è indicato nelle specifiche tecniche. Questo valore può essere modificato indipendentemente. Ad esempio, per riprendere il pompaggio con una pompa per auto o per rimuovere l'aria in eccesso utilizzando un capezzolo integrato. Per i sistemi autonomi, l'indicatore consigliato è 1-1,5 atmosfere.
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In un tale sistema, il liquido di raffreddamento - semplice acqua - si muove secondo le leggi della fisica in modo naturale a causa delle diverse densità di acqua fredda e calda. Anche la pendenza dei tubi contribuisce a questo. Il liquido di raffreddamento, riscaldato ad alta temperatura, tende verso l'alto all'uscita della caldaia, spinto dall'acqua fredda proveniente dal tubo di ritorno dal basso. È così che si verifica la circolazione naturale, a seguito della quale i radiatori si riscaldano. È problematico utilizzare l'antigelo in un sistema autoportante a causa del fatto che nel vaso di espansione il liquido di raffreddamento è nello stato aperto ed evapora rapidamente, motivo per cui solo l'acqua agisce in questa capacità.Quando riscaldato, aumenta di volume e il suo eccesso entra nel serbatoio e, una volta raffreddato, ritorna al sistema. La vasca si trova nel punto più alto del contorno, solitamente in soffitta. In modo che l'acqua al suo interno non si congeli, è isolata con materiali isolanti e collegata alla tubazione di ritorno per evitare l'ebollizione. In caso di riempimento eccessivo del serbatoio, l'acqua viene scaricata nella fogna.
Il vaso di espansione non è chiuso con un coperchio, da cui il nome dell'impianto di riscaldamento - aperto. Il livello dell'acqua nel serbatoio deve essere controllato in modo che non vi siano sacche d'aria nella tubazione, con conseguente funzionamento inefficiente dei radiatori. Il serbatoio è collegato alla rete tramite un tubo di espansione ed è previsto un tubo di circolazione per garantire il movimento dell'acqua. Quando il sistema si riempie, l'acqua raggiunge il tubo del segnale, sul quale
rubinetto. Un tubo di troppopieno viene utilizzato per controllare l'espansione dell'acqua. È responsabile della libera circolazione dell'aria all'interno del contenitore. Per calcolare il volume di un serbatoio aperto, è necessario conoscere il volume d'acqua nel sistema.
