Expansionstank för värmesystemet: design, beräkning och val av det bästa alternativet

En korrekt vald och korrekt installerad expansionstank i värmesystemet kommer att förhindra dess fel och kommer att hålla trycket på önskad nivå.Det behövs som reserv för vatten som expanderar vid uppvärmning. Beroende på typ av system kan den inbyggda expandern vara öppen eller stängd.

Vi kommer att berätta hur du väljer en reservkapacitet beroende på vilket värmeschema som skapas. Artikeln vi presenterade beskriver designfunktionerna och detaljerna för att installera expanders. Rekommendationer ges som, om de följs, kommer att säkerställa idealisk drift av alla typer av värmekretsar.

Expansionstankar av öppen typ

En designfunktion hos expanderare av öppen typ är kontakten mellan kylvätskan och atmosfären. Cirkulationen i system med en expander av denna typ är konvektion. Vid uppvärmning ökar vätskans volym, dess överskott absorberas av behållarens behållare.

När temperaturen sjunker återvänder vätskan genom gravitationen, under påverkan av gravitationen.

På grund av nolltryck i tanken kräver enheten inte en stark metallstruktur, därför:

• någon metall används vid tillverkningen av fodralet;
• en färdig behållare gjord av värmebeständig plast kan användas;
• Formen på tanken är inte viktig.

I hus på landet kan sådan utrustning monteras från tillgängliga material. Som behållare kan du använda en plastbehållare eller tunna utrustad med ett inloppsrör och ett utlopp för bräddavlopp.

Expanderare av öppen typ kan göras i form av en rektangulär tank med ett läcksäkert lock på toppplanet

Externt är det en vanlig metalltank, vars övre plan är utrustad med ett hål för service och tillsats av vätska. Det läckagesäkra locket ger skydd mot igensättning. Fästenheter finns i botten eller på sidoplanet.

Öppna värmesystem används i låghus, där volymen av kylvätska och längden på värmekommunikation är relativt liten.

Installationskraven är enkla:

• expandern placeras på maximal höjd, på matningsledningen;
• tillförseln är ansluten till tanken genom ett rör;
• För att dränera överflödig vätska läggs ett överlopp över den beräknade nivån.

För att säkerställa cirkulation genom gravitation, rekommenderas att använda rör med ökat tvärsnitt för installation.

Den öppna strukturen placeras vid den övre punkten, varifrån vätskan rinner av genom tyngdkraften

Vanligtvis försöker de installera tanken i ett uppvärmt rum, utrustat med en isolerad vind, och om detta inte är möjligt måste tanken isoleras. Närvaron av isolering kommer att förhindra frysning av vätskan och förlust av systemfunktionalitet.

Stängda expansionstankar

Designspecificiteten för stängda modifieringar av tanken är fullständig täthet, vilket gör att du kan upprätthålla det tryck som är nödvändigt för cirkulation när som helst i systemet.

Reservoaren inuti är uppdelad av ett membran i luft- och vätskedelar. Var och en av avdelningarna är helt förseglade - den kvävehaltiga blandningen från luftfacket kommer aldrig att blandas med kylvätskan som fyller vätskefacket.

Funktionsprincip stängd expansionstank består i det faktum att den uppvärmda vätskan från systemet trycks in i vätskedelen av tanken och börjar trycka på sin sida på det förseglade membranet. Skiljeväggen deformeras och verkar på luftdelen och komprimerar den.

Som ett resultat minskar volymen av tankens luftkammare och gasen i den komprimeras. Denna situation bidrar till att trycket i systemet ökar. Så snart trycket normaliseras trycks kylvätskan tillbaka ut ur vätskefacket.

Om trycket ökar snabbt, aktiveras säkerhetsventilen när den kritiska vätskevolymen i tanken uppnås. Som ett resultat kommer överskott av kylvätska att tas bort från tanken.

Den slutna strukturen är helt förseglad, i dess nedre del finns en fläns med ett inloppsrör, i den övre delen finns en nippel för att fylla med gas

Beroende på formen är alla slutna expanderare för installation i värmesystemet indelade i följande typer:

1. Kulformad - en typ av membranstruktur med en elastisk skiljevägg.När vätska kommer in sträcker den sig och absorberar all överflödig volym. Själva tanken ser ut som en sfärisk kapsel.
2. Oval - en annan typ av membranhydrauliska kompensatorer. Expandercylindern är traditionellt uppdelad av ett flexibelt membran i gas- och vätskekammare, men kroppskonfigurationen har en något långsträckt vertikal form.

Externt är ovala dilatatorer en cylindrisk ballong, målad röd. Å ena sidan finns det en nippel för att skapa tryck i gaskammaren, å andra sidan finns det ett rör genom vilket anslutningen till systemet görs.

Fästenheter är svetsade på kroppen, vilket ger gångjärnsmontering av utrustningen och kan motstå dess arbetsvikt. Den sfäriska modifieringen av tanken skiljer sig från den ovala endast i form.

Enligt deras typer är slutna membranexpanderar uppdelade i membran- och ballongmodifikationer

I slutna system kommer gravitationscirkulationen inte att kunna ge den erforderliga trycknivån. Därför ingår designen cirkulationspump.

Själva expandern kan installeras när som helst i systemet, men när du utför installationsarbete är det lämpligt att ta hänsyn till följande rekommendationer:

• den bästa platsen för installation är returledningen, till pumpens insättningspunkt;
• Det är bättre att tillföra kylvätska från ovan, vilket kommer att minska luftpenetration och bibehålla funktionalitet om membranet skadas;
• bristen på huvudvolym kan kompenseras genom att installera en extra expander med mindre kapacitet.

Vid installation är det inte förbjudet att ta hänsyn till rummets inre, om det behövs. För nivåkontroll värmesystemets tryck Expandern måste vara utrustad med en tryckmätare.

En sluten expander placeras vanligtvis framför pannan, innan cirkulationspumpen installeras

Möjligheten till placering nära pannan eliminerar frågan om behovet av att isolera tanken. Utrustningen är placerad i ett varmt rum, vilket säkerställer användarvänlighet.

Vilken design är bättre?

System, beroende på expansionstankens design och material, skiljer sig åt i listan över för- och nackdelar. Men enligt experter och erfarna användare ligger fördelarna i funktionalitet på sidan av stängda alternativ.

För- och nackdelar med en öppen tank

Ett självflödessystem kräver rör med större diameter, vilket i sin tur direkt ökar kostnaderna. Utvecklingsbudget öppet värmesystem med en läckande dilator ökar något, även om den förblir relativt liten.

De främsta fördelarna med detta alternativ är enkelheten, plus den låga kostnaden för komponenter och installationsarbete. En annan positiv egenskap är att det inte finns något behov av att kontrollera trycknivån.

En expanderare av öppen typ för små system kan monteras från tillgängliga material, och installationen kommer inte att vara svår

Men det finns mycket fler nackdelar:

• användningen av frostskyddsmedel är farligt på grund av giftiga ångor;
• installationsmöjligheterna begränsas endast av systemets översta punkt;
• konstant kontakt med atmosfären ökar risken för luftlås och korrosion;
• långsam uppvärmning;
• temperaturförändringar som åtföljer konvektionscirkulationen påskyndar slitaget på utrustningen;
• används vid uppvärmning av låghus, högst två våningar;
• stora värmeförluster och energiförbrukning för uppvärmning.

En annan nackdel med ett öppet system är förluster från avdunstning och översvämningar. Därför bör man vid installation av tanken se till att påfyllningshålet är tillgängligt.

För- och nackdelar med en stängd tank

Om öppna expanderare vinner i termer av priser och enkel installation, är funktionalitet styrkan med en stängd tank, som också kallas en expansionstank.De används i konstruktionen slutna värmesystemsom inte har direkt kontakt med atmosfären.

Expanzomater har följande fördelar:

• fullständig täthet tillåter användning av frostskyddsmedel;
• Expanderarens placering påverkar inte systemets prestanda;
• isolering av tankens inre utrymme minimerar sannolikheten för luftlås och korrosion;
• efter uppstart värms systemet upp snabbare och är mer känsligt för temperaturkontroll;
• mindre skillnad mellan driftsförhållandena för matnings- och returledningarna, vilket som ett resultat ökar livslängden;
• kräver inte installation av rör med stor diameter, vilket gör det möjligt att spara på konstruktionen;
• kräver inte konstant uppmärksamhet på vätskans nivå och tillstånd;
• möjlighet att använda i system utformade för flera våningar;
• små värmeförluster, vilket minskar kostnaderna under utrustningens drift.

När du väljer expanderare av denna typ kan du stöta på förseglade cylindrar med en icke-separerbar design. Om membranet inte fungerar måste cylindern bytas ut mot en ny.

För att övervaka nivån på arbetstrycket är en tryckmätare monterad på cylindern; en automatisk eller mekanisk luftventil är installerad för att avlägsna överflödig luft.

Bland nackdelarna är det viktigt att notera komplexiteten i designen, speciella krav på material, vilket ökar kostnaderna för utrustningen. Till detta kan vi lägga till behovet av att ständigt övervaka trycket och återställa det vid behov.

Regler för beräkning av tankkapacitet

Alla typer av dilatatorer kommer endast att vara effektiva om volymen är rätt vald. För att göra detta, ta hänsyn till vätskans förmåga att expandera under uppvärmningsperioden.Vatten i värmeringar expanderar med minst 3% av vattensystemets totala volym, frostskyddsmedel - med nästan 5%.

Vätskor tillhör kategorin inkompressibla medier, så tanken måste ge dem en tillräcklig reserv för termisk expansion med viss marginal. Förutsatt att kretsen är helt fylld med kylvätska kan även termisk expansion i de beräknade volymerna leda till utsläpp av vätska genom säkerhetsventil och spilla kylvätska på golvet.

Därför, så att överskridandet av volymen av expanderande kylvätska inte leder till olyckor, köps slutna tankar för små kretsar i privata hus så att deras volym är lika med 10% av den totala volymen kylvätska som cirkulerar genom systemet. Denna regel gäller för system med en kapacitet på upp till 150 l.

Om mer än 150 liter kylvätska rör sig längs värmeringen, beräknas kapaciteten hos en sluten tank genom att multiplicera den totala volymen vätska med dess expansionskoefficient vid specifika driftstemperaturer i systemet.

Till det erhållna värdet måste du lägga till storleken på vattentätningen, d.v.s. volymen kylvätska som bildas i tanken som ett resultat av standard statiskt vätsketryck. För stora värmeringar är denna siffra vanligtvis lika med 0,5% av den totala kylvätskevolymen; för små, med en kapacitet på upp till 150 liter, antas den vara 20%.

Det resulterande beloppet multipliceras med en korrektionsfaktor som bestäms från värdena för preliminärt och slutligt tryck i värmesystemet. Den preliminära uppskattningen är att det är 1 bar per 10 m konturhöjd. Det slutliga trycket bildas som ett resultat av systemets drift.

Beräkning av volymen av en sluten tank för stora komplexa värmestrukturer ser ut så här:

Beräkningarna som används: Vn – nominell volym av en stängd tank; Ve är volymen av kylvätskan under termisk expansion (beräknad med formeln Vsystem×n%, där n är kylvätskans termiska expansionskoefficient); Vv – vattentätning; po – preliminärt tryck; pe – sluttrycksindikator, lika med säkerhetsventilens maximala tryckvärde minus 0,5 bar

Kapaciteten hos den öppna typen är inte strikt reglerad av föreskrifter, men det finns en regel: volymen av den öppna tanken till överflödesröret ska vara 3,5 - 4% av den totala volymen kylvätska i värmekretsen.

Denna uppskattning är tillräcklig för ett litet hus på landet, men en byggnad för permanent bostad kommer att kräva en mer exakt beräkning. Först och främst måste du ta reda på den totala volymen av värmesystemet.

Alternativ för att beräkna den totala värmekapaciteten

Denna indikator kan bestämmas med varierande grad av noggrannhet på tre huvudsakliga sätt. För det första baserat på pannans passdata. Således behövs cirka 15 liter vätska per enhet pannutrustningseffekt. För att få de nödvändiga uppgifterna måste du multiplicera 15 med panneffekten som anges i databladet.

För det andra kan du ta reda på volymen med hjälp av en vattenmätare när du fyller systemet. När du fyller tas hänsyn till mängden vätska som används. Detta är ett mer exakt och besvärligt alternativ.

Den tredje metoden innebär att beräkna den totala volymen av alla element i värmesystemet. Detta är det mest exakta alternativet. Kapaciteten hos värmeväxlaren för pannan, radiatorer, konvektorer och mätinstrument kan bestämmas från passegenskaperna.För att beräkna rörkapaciteten används data från tabellen.

Tabellen visar rörstorlekarna i tum och deras volym i liter per 1 meter, som används för att sammanfatta den totala volymen

Tabellen visar volymen av rör per meter längd, gjorda av de mest populära och moderna materialen. Den inre diametern anges i tum från 0,5 till 1,5 enheter.

En annan metod som påstår sig vara mycket exakt är beräkning med formeln:

Vtotal = π x D2 x L/4,

Var:

• π är lika med 3,14;
• D - indikerar parametrarna för rörens inre diameter;
• L - indikerar längden på systemrörledningen.

Efter att ha mottagit nödvändiga data, summeras de och systemets totala volym erhålls, som används i ytterligare beräkningar.

Steg och formler för hela cykeln av beräkningar för att designa och organisera uppvärmning för ett privat hem ges här. Vi rekommenderar att du läser den användbara informationen.

Välja expansionskärl enligt tabellen

Om du har nödvändiga data kan det optimala expanderalternativet väljas med hjälp av tabellen över volymer och designtryck.

Systemets totala volym beräknas enligt den specificerade metoden; tryckparametrarna är endast relevanta för slutna modifieringar och anges i utrustningens datablad.

Data från tabellen låter dig välja expandervolymen från 4 till 300 liter

Detta alternativ kräver inga speciella beräkningar förutom att beräkna systemets totala volym. Att använda bordet förenklar och snabbar upp valet av en expander med önskad tankkapacitet.

Använda beräkningsformler

Om tabelldata inte räcker är det möjligt att själv beräkna den erforderliga kapacitetsindikatorn.

För att göra detta, använd följande formel:

Vb = Vc x k/D,

Var:

• Vb - indikerar önskad expanderkapacitet;
• Vc – total systemkapacitet;
• k är expansionskoefficienten för vätskan vid upphettning;
• D – expandereffektivitetskoefficient.

Av de data som krävs för beräkningen förblir koefficienterna k och D okända. Den första är ett tabellvärde och den andra beräknas med en separat formel.

En temperaturexpansionstabell finns också och används. Det låter dig bestämma koefficienten för system med vatten eller frostskyddsmedel. Värdet är inte linjärt, det ändras vid upphettning, beroende på närvaron och koncentrationen av glykol i vätskan.

Med hjälp av dessa data är det möjligt att bestämma parametrarna för expansionskoefficienten för vätskan när den värms upp (k), nödvändig för att beräkna volymen på expansionscylindern

För vatten tas koncentrationen av etylenglykol som "0"; för frostskyddsmedel bestäms koncentrationen enligt de uppgifter som anges av tillverkaren. Uppvärmningstemperaturen anses vara i drift för ett specifikt system.

För att självständigt beräkna effektivitetskoefficienten för expansionstanken, använd formeln:

(Qm – Qb): (Qm + 1),

Var:

• Qm är systemets maximala tryck enligt säkerhetsventilens nominella reaktionströskel;
• Qb är det preliminära trycket i expanderns luftkammare enligt databladet.

Om den sistnämnda parametern är okänd, mäts den under uppblåsning eller genom att lufta genom cylinderns nippel.

Andra beräkningsmetoder

Förutom oberoende beräkningar med formler och tabeller finns alternativa metoder. Ett tillgängligt beräkningsalternativ är hjälp av en online-kalkylator.

Det råder ingen brist på nätverksresurser som erbjuder onlineberäkning av det erforderliga värdet. De är lätta att hitta med nyckelord

Ett annat alternativ för att få de nödvändiga uppgifterna är att kontakta professionella designers.Detta är det mest tillförlitliga sättet, men noggrannheten i den erhållna informationen kommer att bli ganska dyr.

Kommer att bekanta dig med reglerna för installation och anslutning av expanderare av stängd och öppen typ nästa artikelägnas åt dessa frågor.

Hur väljer man rätt expansionskärl?

Det rekommenderas att besluta om typen av värmesystem i planeringsstadiet. Valet av tank skjuts vanligtvis upp till efter att lådan har satts upp, då systemet är installerat och dess volym är känd.

När du väljer det optimala alternativet för expansionstank rekommenderas:

• fokusera på volymen av den stängda expansionstanken, som överstiger värdet på kylvätskans termiska expansion;
• när du köper bör du vara uppmärksam på anslutningen, formen på behållaren och platsen för kontakterna för fästelement - detta kommer att undvika överraskningar under installationsprocessen;
• Det är viktigt att vara uppmärksam på instruktionerna på väskan, som innehåller användbar installationsinformation och tekniska parametrar.

När du köper är det bättre att fokusera på en pålitlig tillverkare, även om dess cylindrar kommer att kosta mer. Detta kommer att vara nyckeln till värmesystemets livslängd, förutsatt att det används korrekt och regelbundet underhålls.

Före anslutningen justeras det preliminära trycket i membrantankens gasutrymme till ett värde lika med det statiska trycket för kylvätskekolonnen i värmekretsen. Justeringen görs med en vanlig bilpump och styrs av en tryckmätare.

Det viktigaste är att inte köpa en panntank för värmesystemet - de är helt olika i sina tekniska egenskaper

Blanda inte ihop expanderare för värmesystem och hydrauliska ackumulatorer för kallvattenledningar. De skiljer sig åt i utseende och designfunktioner.De förra är målade röda och är vanligtvis inte demonterbara, de senare är blå och utrustade med en avtagbar fläns för reparation av membranet.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon hjälper dig att bestämma parametrarna för en sluten modifieringsexpander och förstå skillnaderna mellan värmecylindrar och pannsystem:

Funktionsprincipen och funktionerna för att välja en behållare i videoklippet:

Värmesystemet i ett privat hus kan göras enligt en öppen eller sluten krets, vilket kräver installation av en expander av lämplig design. Nyckelfaktorn i dess prestanda är volymen, som du kan beräkna själv eller anförtro denna fråga till professionella designers.

Korrekt vald utrustning hjälper till att upprätthålla den erforderliga vätskevolymen i ett öppet system, och vid förseglad uppvärmning kommer den att upprätthålla nivån på driftstrycket.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan. Dela med dig av din egen erfarenhet av att montera värmekretsar med expansionskärl och information som är användbar för webbplatsbesökare. Ställ frågor, lägg upp bilder relaterade till ämnet för artikeln.