Calculadora para calcular o volume total do sistema de aquecimento

Instalação de um tanque de expansão

Ao instalar um tanque de expansão, duas circunstâncias devem ser consideradas:

Quando o recipiente estiver cheio de líquido, seu peso aumentará significativamente, portanto, o suporte deve ser projetado para cargas.
A unidade deve ser de livre acesso para manutenção (especialmente em sistemas abertos, onde será necessário adicionar água periodicamente).

O método de instalação dependerá dos materiais utilizados. Isso pode ser soldagem, flanges ou conexão plástica com um ferro de solda especial.

Um erro bastante comum ao usar materiais de vedação que não são adequados para a montagem de elementos de aquecimento.
Por exemplo, um selante para janelas de plástico - não foi projetado para funcionar com altas temperaturas; portanto, depois de um tempo, vazará.

Dicas para instalar um tanque de expansão para um sistema de aquecimento:

As obras estão previstas no período quente, com temperaturas positivas;
Certifique-se de instalar uma válvula de segurança;
Os modelos mais recentes de caldeiras a gás têm um pequeno tanque em seu design; você não deve confiar apenas nele se o comprimento da tubulação for considerável. É necessário recalcular tudo e, se necessário, instalar um expansor adicional.
Se uma torneira for instalada em uma seção curta entre o tanque e os tubos de aquecimento, isso permitirá, se necessário, desmontar a unidade sem perturbar o funcionamento de todo o sistema.

Organizar um sistema de piso quente é mais difícil no banheiro, porque você precisa deixar tudo hermético para que o sistema não interaja com a umidade. - opções do dispositivo e etapas de instalação.

Tanques com membrana tipo balão.

Neste caso, a câmara de ar está localizada ao longo do perímetro de todo o tanque e envolve a câmara de borracha para o refrigerante. Quando chega, este começa a se expandir como um balão inflado. Graças a este dispositivo de tanque, é possível controlar com mais precisão a pressão no sistema.

Deve-se notar que as membranas do balão podem ser substituídas à medida que se desgastam, enquanto as membranas do diafragma não podem ser substituídas. O material do qual a membrana é feita é muito importante. Deve ter estabilidade térmica e ao mesmo tempo alta elasticidade. Ao escolher um tanque, você deve estar familiarizado com as características da membrana como durabilidade, temperatura de operação, resistência à água e conformidade com os padrões sanitários e higiênicos.

Esquema de operação do tanque de expansão

Princípio da Operação

Do curso da física sabe-se que o líquido é incompressível.

No circuito de aquecimento, a água é usada como transportador de calor.

Na faixa de temperatura de 20 a 90 graus, muda de volume, expandindo à medida que aquece.

Se imaginarmos a rede de aquecimento como um recipiente de configuração complexa, o aquecimento do conteúdo fará com que as paredes se quebrem devido à expansão do líquido.

Para compensar esse fenômeno, é usado um tanque de expansão, que serve como um volume adicional para colocar o excesso de refrigerante.

Tendo expandido, a água entra no tanque e, quando resfriada (preços aproximados de um cabo de aquecimento para abastecimento de água) volta ao sistema.

É simplesmente impossível remover o excesso de água, pois quando esfria, o vazio será ocupado pelo ar e o circuito deixará de funcionar.

Você sabe o que fazer se a água fluir do tanque para o vaso sanitário. Leia o artigo útil para obter dicas e conselhos de encanadores mestres sobre solução de problemas.

Sobre o escopo dos tubos de cimento-amianto com um tamanho de 150 mm está escrito nesta página.

Assim, o tanque de expansão protege o sistema de aquecimento tanto do excesso quanto da falta de refrigerante, compensando todos os movimentos em seu volume.

Projeto do tanque de expansão

O tanque de expansão é um corpo de aço carbono com revestimento em pó vermelho, cinza ou branco, dentro do qual há uma membrana de borracha na forma de diafragma ou na forma de cilindro. O primeiro é usado principalmente em pequenos recipientes, o segundo - em grandes. Os tanques na fábrica às vezes são equipados com uma válvula de segurança que protege o sistema de exceder a pressão permitida. Se isso acontecer, a válvula abre, liberando o excesso de água. Melhor jogar pelo seguro e garantir que seu produto o tenha. Se não, compre e monte ao lado do tanque.

Tanque de expansão com membrana em forma de diafragma. Tal dispositivo é mais como um barril, dividido em dois por uma divisória de borracha móvel. Na produção, o ar é bombeado para a parte superior do tanque, o que cria uma pressão inicial. Depois de conectar o tanque, o refrigerante da rede começa a fluir para sua câmara inferior. Nesse momento, quando a membrana elástica fica em uma posição de calma zero e, por assim dizer, fica na superfície do refrigerante, o sistema de aquecimento é considerado completamente preenchido e pronto para iniciar. Quando a temperatura do refrigerante aumenta, seu volume aumenta e o excesso é descarregado no tanque de expansão. Ao comprimir o ar, a membrana é movida para a câmara de ar, devido à qual o espaço interno do tanque se torna maior e um excesso de refrigerante entra lá. Assim que o refrigerante esfria e retorna ao seu volume original, o efeito sobre a membrana cessa e o ar na câmara superior, sem resistência, traz a membrana à sua posição original e calma, ajustando automaticamente a pressão no sistema.

Características da escolha de um tanque de expansão para um sistema de aquecimento, algumas nuances

Ao escolher um tanque de expansão, você precisa prestar atenção aos seguintes critérios:

Local de instalação;
tipo de sistema de aquecimento (com circulação natural e forçada);
parâmetros operacionais do sistema, incluindo pressão (é necessário realizar cálculos de pressão para o tanque, refrigerante, trocador de calor);
o volume do tanque de expansão (não pode ser inferior a 10% do volume total de água do sistema);
a necessidade de controle automatizado;
características da operação do tanque (autônomo não volátil, com circulação forçada e conexão à rede elétrica)

Um dos critérios para a escolha do equipamento é o cálculo da água e sua pressão. Em tais cálculos do sistema de aquecimento, o seguinte é levado em consideração:

o volume de água na unidade da caldeira (é indicado no passaporte da caldeira);
o volume de água para radiadores (é necessário calcular separadamente para cada radiador e resumir os valores obtidos);
o volume de refrigerante nos tubos do sistema (calculado para todos os circuitos usando a fórmula Vtot = π × D2 × L/4, onde D é o diâmetro do tubo, L é o comprimento do tubo).

Este cálculo calcula quanto volume o tanque deve ter. Normalmente, ao projetar, estabelece-se que o volume do tanque de expansão não pode ser inferior a 10-15%. Este valor será suficiente para remover o ar do circuito de aquecimento e proteger o equipamento de rupturas ou vazamentos durante a expansão térmica.

Sistemas de aquecimento abertos e fechados

Os tanques abertos são usados para sistemas de aquecimento onde o refrigerante circula por gravidade. O tanque geralmente é cilíndrico ou retangular com a parte superior aberta e é conectado ao sistema de aquecimento através de uma saída na parte inferior.

Existem muitas outras desvantagens de usar tanques abertos:

é necessária manutenção regular;
as perdas de calor no sistema são bastante altas;
as paredes internas do tanque estão sujeitas à corrosão;
durante a instalação, é necessária tubulação adicional;
a instalação é realizada no sótão, o que requer reforço adicional dos pisos devido ao grande peso do tanque.

Um exemplo de um tanque de expansão aberto feito de aço inoxidável

Tanques fechados podem ser usados para qualquer sistema de aquecimento, mas geralmente são necessários para aquecimento forçado. O tanque está fechado, ou seja, o contato entre o refrigerante e o ar circundante é excluído. Além disso, os tanques selados podem ser equipados com válvulas automáticas ou manuais, manômetros para medir a pressão no sistema.

As vantagens de tal equipamento são muitas:

o tanque pode ser montado na sala da caldeira, não requer proteção contra congelamento;
o nível de pressão no sistema pode ser bastante alto;
o tanque é mais protegido contra corrosão, sua vida útil é longa;
o refrigerante não evapora;
não há perdas de calor;
a manutenção do sistema é mais simples, não há necessidade de monitorar a pressão, o nível da água.

Tanque de expansão tipo fechado WESTER

Tanque de membrana fechado

Para o sistema de membrana, é utilizado um tanque selado, cuja operação é semelhante a um tanque fechado convencional. O princípio de operação é muito simples - quando aquecido, o refrigerante se expande, o "excesso" de água entra em um compartimento do tanque, pressionando a membrana elástica. Ao resfriar, a pressão diminui, o ar do segundo tanque empurra a água fria de volta para o sistema, ou seja, ela circula.

A membrana pode ser removível ou não removível, não entra em contato com as paredes internas do aparelho. Se a membrana estiver danificada, deve ser substituída, pois o tanque deixa de funcionar.

Entre as vantagens de usar esse equipamento, deve-se destacar:

dimensões compactas do tanque;
o refrigerante não evapora;
as perdas de calor do sistema são mínimas;
o sistema é protegido contra corrosão;
é possível trabalhar com alta pressão sem medo de danificar o sistema.

Tanque de expansão de diafragma

Tanque de expansão de um cálculo de sistema de aquecimento aberto e regras de instalação

Os tanques de expansão são usados em todos os esquemas de sistemas de aquecimento individuais. O principal objetivo do tanque de expansão é compensar o volume do sistema de aquecimento causado pela expansão térmica do refrigerante.

Características de um tanque de aquecimento aberto

O fato é que o volume do refrigerante aumenta com o aumento da pressão e, se não for fornecida capacidade adicional onde o excesso de volume possa caber, a pressão no sistema de aquecimento pode aumentar tanto que ocorre uma ruptura. Um tanque de expansão é usado para eliminar o excesso de pressão no sistema.

Além disso, o tanque de expansão de um sistema de aquecimento aberto difere dos tanques projetados para sistemas fechados. Em sistemas fechados, são usados tanques que não se comunicam com a atmosfera. Em um sistema aberto, o uso desse tanque é impossível, pois o excesso de pressão no tanque criará uma grande resistência à circulação do refrigerante. Portanto, tanques abertos são usados para sistemas de aquecimento abertos.

Portanto, há uma grande desvantagem dos sistemas de aquecimento abertos - esta é a evaporação do refrigerante do tanque. Como resultado, é necessário controlar periodicamente o nível de refrigerante no tanque e, se necessário, compensar as perdas.

Além disso, para sistemas de aquecimento abertos, é importante não apenas que o tanque possa se comunicar com a atmosfera, mas também o cálculo correto do volume do tanque e a instalação e conexão adequadas ao sistema de aquecimento

Cálculo do volume de um tanque de expansão aberto

Tradicionalmente, o volume do tanque de expansão é definido como 5% do volume de todo o sistema de aquecimento. Isso se deve ao fato de que, com um aumento na temperatura da água para 80 graus, seu volume aumenta em aproximadamente 4%. Adicionando a isso um pequeno espaço para que a água não transborde nas bordas do tanque em mais 1%, no total obtemos o volume do tanque de expansão como uma porcentagem do volume de todo o sistema de aquecimento.

Se outro refrigerante for usado em um sistema aberto, o volume do tanque deve ser ajustado com base na expansão térmica do refrigerante usado.

A maioria das dificuldades surge com o cálculo do volume de refrigerante no sistema de aquecimento. Para calcular o volume do sistema, é necessário somar o volume interno de todos os elementos do sistema de tubulação de radiadores, aquecimento e caldeira. Além disso, o volume do sistema pode ser determinado indiretamente pela potência da caldeira, com base no fato de que é necessário 1 kW de potência da caldeira para aquecer 15 litros de refrigerante.

Instalação e conexão de um tanque de expansão aberto

Ao contrário de um tanque de expansão fechado, existem certas regras para um tanque aberto.

A regra mais importante é que o tanque deve estar localizado acima de todo o sistema de aquecimento. Caso contrário, de acordo com o princípio dos vasos comunicantes, a água fluirá dele.

Esta circunstância muitas vezes leva à rejeição de um sistema de aquecimento do tipo aberto, porque. nem sempre é possível instalar convenientemente um tanque de expansão.

A segunda característica importante é que o tanque deve ser conectado à linha de retorno. O fato é que a temperatura de retorno da água é menor e, portanto, a água evaporará mais lentamente.

Além disso, dada a baixa temperatura da água de retorno, o tanque de expansão pode ser conectado ao sistema por meio de uma mangueira transparente, o que facilitará o controle da quantidade de água no sistema.

Além disso, o tanque de expansão pode ser fornecido com tubos especiais para evitar transbordamento e controlar o nível de água no tanque.

Seleção do dispositivo de acordo com o cálculo

Antes de prosseguir com o cálculo da membrana, você precisa saber que quanto maior o volume do sistema de aquecimento e quanto maior o índice de temperatura máxima do refrigerante, maior deve ser o tanque em si.

Existem várias maneiras de realizar o cálculo: contatando especialistas no departamento de design, realizando cálculos por conta própria usando uma fórmula especial ou calculando usando uma calculadora on-line.

A fórmula de cálculo fica assim: V = (VL x E) / D, onde:

VL - o volume de todas as partes principais, incluindo a caldeira e outros dispositivos de aquecimento;
E é o coeficiente de expansão do refrigerante (em porcentagem);
D é um indicador da eficiência da membrana.

Determinação de volume

A maneira mais fácil de determinar o volume médio do sistema de aquecimento é por capacidade da caldeira de aquecimento com base em 15 l/kW. Ou seja, com uma potência de caldeira de 44 kW, o volume de todas as rodovias do sistema será igual a 660 litros (15x44).

O coeficiente de expansão para um sistema de água é de aproximadamente 4% (a uma temperatura do meio de aquecimento de 95 °C).

Se o anticongelante for derramado nos tubos, eles recorrerão ao seguinte cálculo:

A classificação de eficiência (D) é baseada na pressão inicial e mais alta no sistema, bem como na pressão de ar inicial na câmara. A válvula de segurança está sempre ajustada para a pressão máxima. Para encontrar o valor do indicador de desempenho, você precisa realizar o seguinte cálculo: D = (PV - PS) / (PV + 1), onde:

PV - a marca de pressão máxima no sistema, para aquecimento individual, o indicador é de 2,5 bar;
PS - a pressão de carregamento da membrana é geralmente de 0,5 bar.

Agora resta coletar todos os indicadores na fórmula e obter o cálculo final:

O número resultante pode ser arredondado e optar por um modelo de tanque de expansão a partir de 46 litros. Se a água for usada como transportador de calor, o volume do tanque será de pelo menos 15% da capacidade de todo o sistema. Para anticongelante, esse valor é de 20%. Vale ressaltar que o volume do dispositivo pode ser um pouco maior que o número calculado, mas em nenhum caso, nem menor.

Fórmula para calcular o volume do tanque de expansão

KE - o volume total de todo o sistema de aquecimento. Este indicador é calculado com base no fato de que I kW de potência do equipamento de aquecimento é igual a 15 litros de volume de refrigerante. Se a potência da caldeira for de 40 kW, o volume total do sistema será KE \u003d 15 x 40 \u003d 600 l;

Z é o valor do coeficiente de temperatura do refrigerante.Como já notado, para água isso é de cerca de 4% e para anticongelante de diferentes concentrações, por exemplo, 10-20% de etilenoglicol, de 4,4 a 4,8%;

N é o valor de eficiência do tanque de membrana, que depende da pressão inicial e máxima no sistema, a pressão inicial do ar na câmara. Muitas vezes, esse parâmetro é especificado pelo fabricante, mas, se não estiver, você mesmo poderá realizar o cálculo usando a fórmula:

DV - a maior pressão permitida na rede. Como regra, é igual à pressão permitida da válvula de segurança e raramente excede 2,5-3 atm para sistemas de aquecimento doméstico comuns;

DS é o valor de pressão da carga inicial do tanque de membrana com base em um valor constante de 0,5 atm. para 5 m do comprimento do sistema de aquecimento.

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

Assim, a partir dos dados obtidos, podemos derivar o volume do tanque de expansão com uma potência de caldeira de 40 kW:

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

Recomenda-se um tanque de 50 l com pressão inicial de 0,5 atm. uma vez que os indicadores finais para a escolha de um produto devem ser ligeiramente superiores aos calculados. Um ligeiro excesso de volume do tanque não é tão ruim quanto a insuficiência de seu volume. Além disso, ao usar anticongelante no sistema, os especialistas aconselham a escolha de um tanque com um volume de 50% a mais do que o calculado.

Calculadora para calcular o volume de um tanque de expansão para um sistema de aquecimento

O que você precisa saber ao fazer cálculos

Ao instalar um sistema de aquecimento, nem sempre é possível economizar espaço útil, o que é tão importante em salas pequenas. Mas, ao mesmo tempo, você pode descobrir o volume exato do dispositivo desejado.

Ao calcular, a seguinte fórmula é usada:

Vb (volume do tanque) = Vt (volume do fluido de transferência de calor) * Kt (fator de expansão de calor) / F (fator de capacidade do tanque de membrana)

Para determinar o volume do refrigerante, os seguintes métodos são usados:

o tempo de enchimento experimental de toda a estrutura é registrado. Isso pode ser feito com um medidor de água;
somar todos os volumes dos mecanismos presentes - tubos, baterias e fontes de calor;
é aplicada uma correspondência de 15 litros de fluido refrigerante por quilowatt de potência do equipamento.

Cálculo de volume em um exemplo separado

O coeficiente que leva em consideração a expansão térmica do refrigerante usado depende da presença de aditivos anticongelantes. Varia de acordo com a porcentagem desses aditivos, e também pode mudar sob a influência da temperatura. Existem tabelas especiais onde você pode ver os dados do cálculo do aquecimento do refrigerante. Esta informação é inserida na calculadora. Se for usada água, isso será necessariamente exibido no programa.

Líquidos anticongelantes como transportador de calor são especialmente relevantes se for necessário desligar o aquecimento na estação fria.

Certifique-se de levar em conta o fator de eficiência do tanque de expansão da membrana. Pode ser determinado pela seguinte fórmula:

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

Neste caso, Pm representa a pressão máxima que pode levar à ativação de emergência de uma válvula de segurança especial. Este valor deve ser indicado nos dados do passaporte do produto.

O diagrama mostra a opção de instalação do dispositivo

Pb é a pressão para bombear a câmara de ar do dispositivo. Se o projeto já foi bombeado, o parâmetro é indicado nas especificações técnicas. Este valor pode ser alterado independentemente. Por exemplo, para retomar o bombeamento com uma bomba de carro ou para remover o excesso de ar usando um bico embutido. Para sistemas autônomos, o indicador recomendado é de 1-1,5 atmosferas.

Tanque em um sistema de aquecimento aberto

Em tal sistema, o refrigerante - água pura - se move de acordo com as leis da física de maneira natural devido às diferentes densidades de água fria e quente. A inclinação dos tubos também contribui para isso. O refrigerante, aquecido a uma temperatura elevada, tende para cima na saída da caldeira, empurrado pela água fria que vem da tubulação de retorno por baixo. É assim que ocorre a circulação natural, como resultado do aquecimento dos radiadores. É problemático usar anticongelante em um sistema de autofluxo devido ao fato de que no tanque de expansão o refrigerante está no estado aberto e evapora rapidamente, razão pela qual apenas a água atua nessa capacidade.Quando aquecido, aumenta de volume, e seu excesso entra no tanque e, quando resfriado, retorna ao sistema. O tanque está localizado no ponto mais alto do contorno, geralmente no sótão. Para que a água não congele, ela é isolada com materiais isolantes e conectada à tubulação de retorno para evitar a ebulição. Em caso de enchimento excessivo do tanque, a água é descarregada no esgoto.

O tanque de expansão não é fechado com tampa, daí o nome do sistema de aquecimento - aberto. O nível de água no tanque deve ser controlado para que não haja bolsas de ar na tubulação, levando a um funcionamento ineficiente dos radiadores. O tanque é conectado à rede através de um tubo de expansão e um tubo de circulação é fornecido para garantir o movimento da água. À medida que o sistema se enche, a água chega ao tubo de sinal, no qual

toque. Um tubo de transbordamento é usado para controlar a expansão da água. É responsável pela livre circulação do ar no interior do recipiente. Para calcular o volume de um tanque aberto, você precisa conhecer o volume de água no sistema.