La fiabilitat, l'estabilitat i la llarga vida útil de qualsevol xarxa d'enginyeria estan directament relacionades amb el càlcul correcte dels components. Un dipòsit d’expansió per a calefacció és un element important en el disseny de la calefacció per aire en una casa particular. No hi ha nimietats en la selecció i instal·lació. Quedar-se en gelades sense calor significa posar en perill la seva salut, així com provocar avaries de radiadors i canonades.
Finalitat del dispositiu
Les propietats físiques del líquid (augmentar el volum quan s’escalfa i la impossibilitat de compressió a baixes pressions) impliquen la instal·lació obligatòria de tancs d’expansió en sistemes de calefacció.
Quan s’escalfa de 10 a 100 graus, l’aigua augmenta el volum un 4% i els líquids glicòlics (anticongelants) un 7%.
Una calefacció construïda mitjançant una caldera, canonades i radiadors té un volum intern finit. L’aigua escalfada a la caldera, augmentant de volum, no troba la seva sortida. La pressió a les canonades, el radiador i l'intercanviador de calor augmenta fins a valors crítics que poden trencar elements estructurals i extreure les juntes.
Els sistemes de calefacció privats poden suportar, segons el tipus de canonades i radiadors, fins a 5 atm. Les vàlvules de seguretat en grups de seguretat o en equips de protecció de la caldera s’activen a 3 bar. Aquesta pressió sorgeix quan l’aigua s’escalfa en un recipient tancat a 110 graus. Es considera que els límits de treball són de 1,5 a 2 atm.
Per acumular excés de refrigerant, s’instal·len tancs d’expansió.
Després de refredar-se, el volum del refrigerant torna als seus valors anteriors. Per evitar la ventilació dels radiadors, l’aigua es retorna al sistema.
Tots els tipus de dispositius possibles es divideixen en dues classes: tancs d’expansió per a calefacció, tancats i oberts.
Tipus obert
Els tancs de tipus obert per a la calefacció s’utilitzen més sovint en sistemes de gravetat (gravetat).
Disseny de tancs
Per a l’autoproducció, necessitareu qualsevol contenidor: una galleda, un contenidor, una secció de canonada de gran diàmetre.
Es fa un forat al fons del tanc mitjançant el qual es connecta el tanc al sistema de calefacció mitjançant una canonada de subministrament. A la part superior, s’instal·la una tapa a través de la qual es controla el nivell del refrigerant i, si escau, es realitza el recàrrega.
El dipòsit no es queda sense tapa per evitar la pols, insectes i objectes estranys a l’aigua.
Per comoditat, a la coberta s’instal·la una vàlvula d’aire. En aquest cas, el sistema s'omple a través d'una aixeta separada del subministrament d'aigua: la vàlvula allibera aire, però no permetrà que l'excés d'aigua es desbordi.
Un dipòsit d’expansió està muntat al punt més alt del sistema de calefacció. Segons el principi dels vasos comunicants, el refrigerant no sortirà del tanc.
Per seguretat, el contenidor està equipat amb una mànega de desbordament amb sortida al clavegueram o fora de la casa. Si es recull massa líquid, es descarregarà a través de la mànega de manera segura, sense inundar la sala.
No és desitjable utilitzar recipients de plàstic, ja que la temperatura de l’aigua / anticongelant abans d’entrar als radiadors és de prop de 90 graus o més. El plàstic col·lapsarà, el refrigerant s’abocarà a l’habitació (a les golfes).
Funcionament del dispositiu
A mesura que el portador de calor s’escalfa, s’expandeix. L’excedent s’aboca a l’expansor. Després de refredar-se, l’aigua torna al sistema de canonades i radiadors.
El tanc es comunica amb l'aire, l'excés del qual s'aboca a l'habitació.
Requisits del dispositiu
No hi ha grans requisits per al disseny del tanc. Es compleixen dues condicions:
- trieu un volum de contenidor suficient per garantir els cicles de calefacció i refrigeració;
- el tanc ha d’estar en comunicació amb l’aire.
La forma pot ser qualsevol, però no és desitjable que les dimensions horitzontals (amplada o diàmetre) siguin superiors a les dimensions verticals (alçada). Com més gran sigui la superfície, més aigua s’evapora quan s’escalfa, per tant, haureu de fer més control i recàrrega.
Per als sistemes oberts, només s’escull l’aigua com a refrigerant. Els additius d’alcohol i glicol s’evaporen ràpidament de l’anticongelant escalfat, cosa que augmenta dràsticament el cost de manteniment; el refrigerant s’haurà de carregar regularment i en grans quantitats. Com a additius, sovint s’utilitzen productes químics perillosos quan s’inhala, que, quan s’evaporen, perjudiquen la salut dels residents.
Avantatges i inconvenients
Els avantatges i desavantatges estan relacionats amb el disseny i el funcionament del dispositiu.
Les propietats positives inclouen:
- la barata del dispositiu comprat i la capacitat de fabricar-lo vosaltres mateixos amb materials de rebuig;
- simplicitat de disseny, en què no hi ha elements mecànics addicionals (bombes, membranes);
- la capacitat de prescindir de la reelaboració del sistema en substituir la caldera de gravetat (gravetat) per un escalfador de circulació forçada;
- autonomia de treball;
Al mateix temps, l’ús de sistemes de gravetat i tancs d’expansió oberts no sempre és possible. S’imposen restriccions al nombre de plantes de l’edifici, no més de 6-7 metres des del fons de la caldera fins al nivell superior del refrigerant del dipòsit.
El nivell de l’aigua s’ha de revisar regularment, fins i tot durant l’estiu. Amb la manca d’aigua, la circulació del refrigerant s’aturarà. El contacte entre les cavitats internes de les canonades metàl·liques i els radiadors provoca oxidació o corrosió, cosa que redueix la vida útil de l’escalfament. A més, els dipòsits d’òxid creen resistència hidràulica al flux d’aigua.
No utilitzeu sistemes de calefacció oberts si s’utilitzen calderes d’elèctrodes que requereixen la composició química del refrigerant. A mesura que es produeix l’evaporació, la conductivitat canvia, cosa que afecta el rendiment de l’escalfador d’aigua.
Càlcul de volum
Molt sovint s’utilitza aigua de l’aixeta per alimentar el sistema de calefacció. La seva temperatura no canvia molt al llarg de l’any. De mitjana, els valors tendeixen a 13 graus a l’hivern i als 16-18 a l’estiu. Quan s’escalfa de 10 a 90 graus, l’aigua afegirà un 4,5% de volum. L’anticongelant s’ampliarà un 6-7,5% en volum.
Tenint en compte la necessitat d’una reserva petita, el volum del dipòsit d’expansió hauria de ser del 10% de la capacitat total de l’intercanviador de calor de la caldera, les canonades i els radiadors.
Podeu calcular aproximadament el volum requerit de diferents maneres. Ho fan en l'etapa de disseny i compra de materials.
La capacitat d’una secció del radiador s’indica al passaport del producte. El volum del refrigerant en un metre corrent de la canonada es calcula segons les dades de les taules especials. Per exemple, un metre de canonada d’acer de ¾ polzades conté 0,43 litres d’aigua i un de 2 polzades té uns 2,4 litres. Sumant les dades obtingudes, s’obté la capacitat aproximada del sistema de calefacció.
La segona forma és pràctica. El sistema acabat, sense dipòsit, s’omple d’aigua. El volum s’obté segons les lectures del comptador o pel nombre de galledes d’aigua si el farciment es realitza manualment.
Requisits del lloc d’instal·lació
S'instal·la un tanc d'expansió de tipus obert al punt més alt del sistema. Normalment es tracta del segon pis o golfes.
En el primer cas, és millor triar un local no residencial: durant l’operació de calefacció, el refrigerant fa soroll en moure’s per les canonades i els sons de les gorgades sonen desagradables, sobretot a la nit. A més, part de l’aigua s’evapora i augmenta la humitat de l’habitació.
En instal·lar un dipòsit a les golfes, es prenen mesures per aïllar el contenidor. Si no es fa això, la major part de la calor (un 10% del refrigerant del dipòsit) escalfarà l’aire.
Quan s’interromp el subministrament de refrigerant, el dipòsit no aïllat es refredarà ràpidament. Al cap d’un temps, l’aigua es congelarà. Fins i tot si el tanc no es trenca, s’hauran d’escalfar les canonades d’alimentació.
Proporciona accés ràpid a la tapa per comprovar el nivell i afegir aigua.
Tipus tancat
El dipòsit d’expansió per a calefacció de tipus tancat es munta en sistemes amb circulació forçada del refrigerant.
Avantatges del disseny:
- hermeticitat: l'aigua (anticongelant) no bull i no pot vessar a l'habitació;
- instal·lació en qualsevol secció de la canonada;
- es pot abocar líquid anticongelant al sistema, cosa que exclou el desglaç durant les interrupcions d’emergència;
- control de l'estat del refrigerant mitjançant instruments;
- manca de contacte amb l’aire i una menor velocitat de propagació de la corrosió.
Els models segellats són més cars que les opcions obertes, però, en l'estimació total del sistema de calefacció, el cost té una petita part.
L'estanquitat de l'estructura no permet que surti aigua "en excés", de manera que la pressió pot assolir valors crítics. En aquest sentit, a l’hora d’instal·lar tancs d’expansió tancats, s’ha d’instal·lar un grup de seguretat que també augmenti els costos.
Opcions de disseny
El disseny de les cisternes pot variar, però el mateix principi queda a tot arreu.
El cos està fet de metall resistent per estampació. L’interior està recobert d’un compost anticorrosiu.
El tanc està dividit en una cavitat d’aire i de treball per una membrana elàstica i químicament resistent.
Hi ha tancs blaus i vermells a la venda. Els articles blaus són per al subministrament d’aigua. No està permès utilitzar-les per escalfar, ja que les membranes no estan dissenyades per a temperatures elevades. Per a la calefacció, només es compren dipòsits vermells.
Una canonada de derivació roscada es solda a la part inferior del cos per connectar-la a la canonada.
A la part oposada s’instal·la un mugró amb bobina. A través d’ella, fins que s’omple el sistema, es crea una pressió d’1 - 1,5 atm a la cavitat d’aire. Això és necessari per engegar calderes amb automatització.
La part principal és una membrana elàstica de butil o etilè-propilè que divideix el tanc en dues cavitats.
A mesura que s’escalfa, el refrigerant s’extreu a la cambra de treball del tanc. La junta del diafragma es deforma, l’aire es comprimeix i augmenta la pressió. Si la pressió del sistema supera els 3 - 3,5 atm, el grup de seguretat funcionarà i sagnarà part de l'excés de fluid. En alguns models, la vàlvula de seguretat ja està incorporada a la fàbrica.
Quan l'aigua es refreda, la pressió disminueix, el refrigerant flueix del tanc cap a la canonada.
Funcions d’instal·lació
Instal·lar el dipòsit al sistema o substituir-lo (reparar-lo) no és difícil, fins i tot per a un mestre amb poques habilitats de fontaneria.
Un conjunt d'eines i accessoris necessitarà un mínim:
- claus;
- enrotllament sobre el fil segons les preferències del mestre (lli, fum);
- adaptadors de fils (si cal);
- suport per fixar el dipòsit a la paret.
Abans de l'inici de la instal·lació, es realitza una auditoria dels recursos materials disponibles i també es compra el necessari.
Requisits d'instal·lació:
- L'estanquitat del dipòsit permet instal·lar-lo en qualsevol lloc, però es dóna preferència a la secció del tub de retorn a la mateixa entrada de la caldera. En aquest punt, la temperatura del refrigerant és d’uns 40-50 graus (a la sortida de la caldera 90-100), cosa que allargarà la vida de la membrana.
- La bomba de circulació es troba més a prop de la caldera per no crear turbulències d’aigua.
- El tanc es connecta mitjançant una connexió de desconnexió ràpida (americana) de manera que es pot desmuntar ràpidament per reparar-la o substituir-la.
- Es munta una vàlvula de bola davant del tanc (fins a la americana), tancant-la es pot treure el dipòsit sense drenar el refrigerant de tot el sistema.
- El tanc s'ha de fixar a una base sòlida de paret; per a això, el kit inclou un suport de muntatge i una pinça del diàmetre requerit. Sense un tancament fiable, quan s’omple de refrigerant, la massa del dipòsit pot arribar als 20-30 kg, cosa que pot danyar les canonades d’alimentació.
Després de la instal·lació, podeu comprovar el sistema en acció.
Un dipòsit d’expansió és un component obligatori dels sistemes de calefacció, a partir de les característiques de disseny de les quals es procedeix a l’hora d’escollir un o altre tipus de capacitat de reserva. La instal·lació és senzilla i no requereix configuració si compleix requisits importants d’instal·lació.
