Sistema de aquecimento do tanque de expansão: dispositivo, cálculo e seleção da melhor opção

Um tanque de expansão corretamente selecionado e instalado corretamente do sistema de aquecimento não permitirá sua falha, manterá a pressão no nível requerido. É necessário como reserva para expandir a água quando aquecida. Dependendo do tipo de sistema, o expansor embutido pode ser aberto ou fechado.

Falaremos sobre como escolher uma capacidade de reserva, dependendo do esquema de aquecimento que está sendo criado. O artigo que apresentamos descreve os recursos de design e as especificações da instalação dos expansores. Recomendações são dadas, cuja observância garantirá a operação ideal de qualquer tipo de circuito de aquecimento.

Tanques de expansão abertos

Uma característica do projeto de expansores de tipo aberto é o contato do líquido de refrigeração com a atmosfera. Circulação em sistemas com um expansor desse tipo é convecção. Quando aquecido, o volume de líquido aumenta, seu excesso é absorvido pelo tanque do reservatório.

Com uma queda nos indicadores de temperatura, o líquido retorna por gravidade, sob a influência da gravidade.

Devido à pressão zero no tanque, o dispositivo não requer uma estrutura metálica sólida, portanto:

• qualquer metal é usado na fabricação do estojo;
• pode-se usar um recipiente pronto em plástico resistente ao calor;
• não é importante a forma do tanque.

Nas casas de veraneio, esse equipamento pode ser montado a partir de meios improvisados. Como recipiente, você pode usar um recipiente ou barril de plástico equipado com um tubo de recebimento e uma saída para transbordar.

Expansores do tipo aberto podem ser feitos na forma de um tanque retangular com uma tampa não pressurizada no plano superior

Externamente, é um tanque de metal comum, cujo plano superior é equipado com uma abertura para manutenção e adição de líquido.Uma proteção anti-entupimento é fornecida pela tampa estanque. Os prendedores são fornecidos na parte inferior ou no plano lateral.

Os sistemas de aquecimento aberto são usados ​​em edifícios baixos, onde o volume de refrigerante e o comprimento das comunicações de aquecimento são relativamente pequenos.

Os requisitos de instalação são simples:

• o expansor é colocado na altura máxima, na linha de suprimento;
• a alimentação é conectada ao tanque através do tubo;
• Para drenar o excesso de fluido, é realizada uma derivação acima do nível calculado.

Para garantir a circulação por gravidade, é recomendável usar tubos maiores para instalação.

Uma estrutura aberta é colocada no ponto superior, de onde o líquido flui por gravidade

Geralmente eles tentam montar o tanque em uma sala aquecida, equipada com um sótão aquecido, e se isso não for possível, o tanque precisará ser isolado. A presença de isolamento não permitirá congelamento de líquido e perda de desempenho do sistema.

Tanques de expansão fechados

A especificidade estrutural das modificações em tanques fechados é a estanqueidade completa, o que permite manter a pressão necessária para a circulação em qualquer ponto do sistema.

O tanque interno é dividido por uma membrana em partes de ar e líquido. Cada um dos compartimentos é completamente selado - a mistura contendo nitrogênio da seção de ar nunca se mistura com o líquido de arrefecimento que enche o compartimento do líquido.

Princípio de funcionamento tanque de expansão fechado reside no fato de que o líquido aquecido do sistema é empurrado para a parte líquida do tanque e começa a pressionar sua parte contra a membrana selada. A partição é deformada e atua sobre a parte do ar, comprimindo-a.

Como resultado, o volume da câmara de ar do tanque diminui e o gás nele é comprimido. Essa situação contribui para um aumento da pressão no sistema. Assim que a pressão normaliza, o líquido de arrefecimento é empurrado para trás do compartimento de líquido.

Se a pressão aumentar rapidamente, quando um volume crítico de líquido no tanque for atingido, uma válvula de segurança será ativada. Como resultado, o excesso de líquido de arrefecimento será removido do tanque.

O projeto fechado é completamente vedado, na parte inferior há um flange com um bico de recebimento, na parte superior - um bico para enchimento de gás

Dependendo da forma, todos os expansores fechados para instalação no sistema de aquecimento são divididos nos seguintes tipos:

1. Esférico - Um tipo de design de membrana com uma partição elástica. Após o recebimento do líquido, ele se estica e absorve todo o excesso de volume. O tanque em si tem a aparência de uma cápsula esférica.
2. Oval - Outro tipo de elevadores hidráulicos de membrana. O cilindro do expansor é tradicionalmente dividido por uma membrana flexível em câmaras de gás e líquido, mas a configuração do corpo tem uma forma vertical ligeiramente alongada.

Externamente, os extensores ovais são um cilindro cilíndrico pintado em vermelho. Por um lado, é fornecido um mamilo para criar pressão na câmara de gás, por outro lado, um tubo através do qual o sistema está conectado.

As unidades de montagem são soldadas na caixa, o que permite a instalação de equipamentos com dobradiças e é capaz de suportar seu peso de trabalho. A modificação esférica do tanque difere da oval apenas na forma.

De acordo com as variedades, os expansores fechados por membrana são divididos em modificações no diafragma e no balão

Em sistemas fechados, a circulação por gravidade não pode fornecer o nível de pressão necessário. Portanto, o design inclui bomba de circulação.

O expansor em si pode ser instalado em qualquer lugar do sistema, mas ao executar o trabalho de instalação, é recomendável levar em consideração as seguintes recomendações:

• o melhor local para instalação é a linha de retorno, até o ponto da bomba;
• é melhor trazer o suprimento de refrigerante de cima, o que reduzirá a penetração do ar e manterá o desempenho quando a membrana estiver danificada;
• a falta do volume principal pode ser compensada com a instalação de um expansor adicional com uma capacidade menor.

Ao instalar, não é proibido levar em consideração o interior da sala, se necessário. Para controlar o nível pressão no sistema de aquecimento o expansor deve estar equipado com um manômetro.

Um expansor fechado é geralmente colocado em frente à caldeira, no local de instalação da bomba de circulação

A possibilidade de colocação próxima à caldeira elimina a questão da necessidade de isolamento do tanque. O equipamento está localizado em uma sala quente, o que garante facilidade de uso.

Qual design é melhor?

Os sistemas, dependendo do dispositivo e do material do tanque de expansão, diferem na lista de prós e contras. Mas, de acordo com especialistas e usuários experientes, as vantagens da funcionalidade estão do lado das opções fechadas.

Prós e contras de um tanque aberto

O sistema de fluxo automático requer tubos maiores, o que por sua vez aumenta diretamente os custos. Orçamento de Liquidação sistema de aquecimento aberto com um expansor não pressurizado aumenta ligeiramente, embora permaneça relativamente pequeno.

As principais vantagens dessa opção são a simplicidade, além do baixo custo dos componentes e do trabalho de instalação. Outra característica positiva é a falta de controle do nível de pressão.

Um expansor de tipo aberto para pequenos sistemas pode ser montado a partir de meios improvisados, sua instalação também será simples

No entanto, existem muito mais desvantagens:

• o uso de não-congelamento é perigoso devido a vapores tóxicos;
• as opções de montagem são limitadas apenas pelo ponto superior do sistema;
• o contato constante com a atmosfera aumenta o risco de congestionamento e corrosão do ar;
• aquecimento lento;
• as diferenças de temperatura que acompanham a circulação por convecção aceleram o desgaste do equipamento;
• usado no aquecimento de prédios baixos, no máximo dois andares;
• grande perda de calor e consumo de energia para aquecimento.

Outra desvantagem do sistema aberto é a perda por evaporação e transbordamento. Portanto, ao instalar o tanque, deve-se tomar cuidado com a disponibilidade do furo de cobertura.

Prós e contras de um tanque fechado

Se os expansores abertos ganham em termos de preço e facilidade de instalação, a funcionalidade é a força de um tanque fechado, também chamado de expanômetro. Eles são usados ​​na construção sistemas de aquecimento fechadosnão tendo contato direto com a atmosfera.

Os expansomatos têm as seguintes vantagens:

• estanqueidade completa permite o uso de anticongelante;
• a localização do expansor não afeta o desempenho do sistema;
• o isolamento do interior do tanque minimiza a probabilidade de congestionamento e corrosão do ar;
• após a partida, o sistema aquece mais rápido, mais sensível ao ajuste das condições de temperatura;
• uma diferença menor entre as condições operacionais das linhas de suprimento e retorno, o que, como resultado, aumenta o recurso operacional;
• não requer a instalação de tubos de grande diâmetro, o que economiza na construção;
• não requer atenção constante ao nível e condição do fluido;
• a possibilidade de aplicação em sistemas projetados para vários andares;
• pequenas perdas de calor que reduzem o custo de operação do equipamento.

Ao escolher expansores desse tipo, cilindros selados com um design não separável podem ocorrer. Se o diafragma não funcionar corretamente, o cilindro deverá ser substituído por um novo.

Para controlar o nível de pressão de trabalho, um manômetro é montado no cilindro; um respiradouro de ar do tipo automático ou mecânico é instalado para remover o excesso de ar

Das desvantagens, é importante observar a complexidade do projeto, requisitos especiais para materiais que aumentam o custo do equipamento. Para isso, podemos acrescentar a necessidade de monitoramento constante da pressão e sua recuperação, se necessário.

Regras para calcular a capacidade do tanque

Um expansor de qualquer tipo será eficaz apenas com a escolha certa de volume. Para isso, a capacidade de expansão do líquido durante o período de aquecimento deve ser levada em consideração. A água nos anéis de aquecimento aumenta em pelo menos 3% do volume total do sistema de água, anticongelante - em quase 5%.

Como os líquidos são classificados como meios incompressíveis, o tanque deve fornecer a eles uma reserva suficiente para expansão térmica com uma certa margem. Desde que o circuito esteja completamente cheio de líquido de refrigeração, até a expansão térmica nos volumes calculados pode levar à descarga de fluido através válvula de segurança e líquido de arrefecimento derramado no chão.

Portanto, para que o excesso de volume do líquido de arrefecimento em expansão não acarrete acidentes, são adquiridos tanques fechados para pequenos circuitos em residências particulares, para que seu volume seja 10% do volume total do líquido de arrefecimento que circula pelo sistema. Esta regra é válida para sistemas com capacidade de até 150 litros.

Se mais de 150 l de líquido refrigerante se moverem ao longo do anel de aquecimento, a capacidade do tanque fechado será calculada multiplicando o volume total do líquido pelo seu coeficiente de expansão a temperaturas operacionais específicas no sistema.

Para o valor obtido, é necessário adicionar o tamanho do obturador da água, ou seja, o volume de refrigerante formado no tanque como resultado da pressão estática padrão do fluido. Para anéis de aquecimento grandes, esse indicador, em regra, é igual a 0,5% do volume total de líquido de refrigeração, para os de tamanho pequeno com capacidade de até 150 l, são necessários 20%.

A quantidade resultante é multiplicada por um fator de correção determinado pelos valores da pressão preliminar e final no sistema de aquecimento. A preliminar é retirada do cálculo de que 1 barra cai sobre 10 m da altura do circuito. A pressão final é formada como resultado do sistema.

O cálculo do volume do tanque fechado para grandes estruturas de aquecimento complexas é assim:

Nos cálculos utilizados: Vn - volume nominal do tanque fechado; Ve é o volume do líquido de refrigeração durante a expansão térmica (calculado pela fórmula do sistema V × n%, em que n é o coeficiente de expansão térmica do líquido de refrigeração); Vv - obturador de água; po é a pressão preliminar; pe - indicador da pressão final, igual ao valor da pressão máxima da válvula de segurança menos 0,5 bar

A capacidade do tipo aberto não é estritamente regulada pelas normas, mas existe uma regra: o volume do tanque aberto para o tubo de descarga deve ser de 3,5 a 4% do volume total do líquido de refrigeração no circuito de aquecimento.

Essa avaliação é suficiente para uma pequena casa de campo, mas a estrutura para residência permanente exigirá um cálculo mais preciso. Primeiro de tudo, você precisa descobrir o volume total do sistema de aquecimento.

Opções para calcular a capacidade total de aquecimento

Este indicador pode ser determinado com diferentes graus de precisão de três maneiras principais. Em primeiro lugar, com base na folha de dados da caldeira. Portanto, são necessários cerca de 15 litros de líquido por capacidade unitária do equipamento da caldeira. Para obter os dados necessários, você precisa de 15 vezes a capacidade da caldeira indicada na folha de dados.

Em segundo lugar, você pode descobrir o volume usando um hidrômetro ao encher o sistema. O preenchimento leva em consideração a quantidade de fluido usado. Esta é uma opção mais precisa e problemática.

O terceiro método envolve o cálculo do volume total de todos os elementos do sistema de aquecimento. Esta é a opção mais precisa.A capacidade do trocador de calor da caldeira, radiadores, convectores e instrumentos de medição pode ser determinada pelas características do passaporte. Para calcular a capacidade dos tubos, os dados da tabela são usados.

A tabela mostra as dimensões dos tubos em polegadas e seu volume em litros por 1 metro, que é usado para resumir o volume total

A tabela mostra o volume de tubos por metro de comprimento, feito dos materiais mais populares e modernos. O diâmetro interno é em polegadas de 0,5 a 1,5 unidades.

Outro método que afirma ser altamente preciso é o cálculo pela fórmula:

Vtotal = π x D2 x L / 4,

onde:

• π é igual a 3,14;
• D - indica os parâmetros do diâmetro interno do tubo;
• L - indica o comprimento do sistema de tubulação.

Após a obtenção dos dados necessários, eles são resumidos e o volume total do sistema é obtido, o qual é usado em cálculos adicionais.

Etapas e fórmulas de um ciclo completo de cálculos para o projeto e organização do aquecimento de uma casa particular dado aqui. Recomendamos que você se familiarize com informações úteis.

Seleção do tanque de expansão de acordo com a tabela

Se você tiver os dados necessários, a melhor opção para o expansor poderá ser selecionada de acordo com a tabela de volumes e pressão do projeto.

O volume total do sistema é calculado de acordo com o método especificado, os parâmetros de pressão são relevantes apenas para modificações fechadas e são indicados na folha de dados do equipamento.

Os dados da tabela permitem escolher o volume do expansor de 4 a 300 litros

Esta opção não requer cálculos especiais, exceto para o cálculo do volume total do sistema. O uso da mesa facilita e acelera muito a escolha do expansor com a capacidade necessária do tanque.

Usando fórmulas para cálculo

Se os dados da tabela não forem suficientes, é possível calcular o indicador necessário do volume da capacidade.

Para fazer isso, use a seguinte fórmula:

Vb = Vc x k / D,

onde:

• Vb - indica a capacidade desejada do expansor;
• Vc é a capacidade total do sistema;
• k é o coeficiente de expansão do líquido durante o aquecimento;
• D é o coeficiente de eficiência do expansor.

Dos dados necessários para o cálculo, os coeficientes k e D. permanecem desconhecidos.O primeiro é o valor tabular e o segundo é calculado por uma fórmula separada.

Uma tabela de expansão de temperatura também existe e é usada. Permite determinar o coeficiente para sistemas com água ou anticongelante. O valor não é linear, muda com o aquecimento, dependendo da presença e concentração de glicol no líquido.

Utilizando esses dados, é possível determinar os parâmetros do coeficiente de expansão do líquido durante o aquecimento (k), necessários para o cálculo do volume do cilindro de expansão

Para a água, a concentração de etileno glicol é considerada "0"; para o anticongelante, a concentração é determinada de acordo com os dados declarados pelo fabricante. A temperatura de aquecimento é considerada a temperatura operacional para um sistema específico.

Para calcular independentemente o coeficiente de eficiência do tanque de expansão, a fórmula é aplicada:

(Qm - Qb): (Qm + 1),

onde:

• Qm é a pressão máxima do sistema de acordo com o limite de operação do passaporte da válvula de segurança;
• Qb - pressão preliminar na câmara de ar do expansor de acordo com a folha de dados.

Se o último parâmetro for desconhecido, ele é medido bombeando ou sangrando através de um bico do cilindro.

Outros métodos de cálculo

Além de cálculos independentes usando fórmulas e tabelas, existem métodos alternativos. Uma opção de cálculo acessível é a ajuda de uma calculadora online.

Não faltam recursos de rede que ofereçam cálculo on-line do valor desejado. Eles são fáceis de encontrar por palavra-chave

Outra opção para obter os dados necessários é entrar em contato com designers profissionais. Essa é a maneira mais confiável, mas a precisão das informações recebidas será bastante cara.

Com as regras de instalação e conexão de expansores, o tipo fechado e aberto apresentará próximo artigodedicado a essas questões.

Como escolher o tanque de expansão certo?

Recomenda-se determinar o tipo de sistema de aquecimento na fase de planejamento. A escolha de um tanque geralmente é adiada por um período após a construção da caixa, quando o sistema é montado, seu volume é conhecido.

Ao escolher a melhor opção para o tanque de expansão, recomenda-se:

• foco no volume do tanque de expansão fechado que excede o valor da expansão térmica do líquido de refrigeração;
• ao comprar, você deve prestar atenção à conexão, ao formato do recipiente e à localização dos conectores dos fixadores - isso evitará surpresas durante o processo de instalação;
• É importante prestar atenção às instruções do gabinete, que contêm informações úteis de instalação e parâmetros técnicos.

Ao comprar, é melhor se concentrar em um fabricante confiável, mesmo que seus cilindros custem mais. Essa será a chave para a longevidade do sistema de aquecimento, no entanto, sujeita a operação adequada e manutenção regular.

Antes da conexão, a pressão preliminar no compartimento de gás do tanque de membrana é ajustada para um valor igual à pressão estática da coluna de refrigerante no circuito de aquecimento. O ajuste é feito pela bomba de automóvel habitual, é controlado pelo manômetro.

O principal é não comprar um tanque de caldeira para o sistema de aquecimento - eles são completamente diferentes em suas características técnicas

Não confunda expansores para sistemas de aquecimento e acumuladores para linhas de água fria. Eles diferem na aparência e nos recursos de design. Os primeiros são pintados de vermelho e geralmente não são dobráveis, os segundos são azuis, equipados com um flange removível para reparo da membrana.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo ajudará a determinar os parâmetros do expansor da modificação fechada, para entender as diferenças entre os cilindros dos sistemas de aquecimento e caldeira:

O princípio de operação e características da escolha de capacidade no videoclipe:

O sistema de aquecimento de uma casa particular pode ser executado de acordo com um esquema aberto ou fechado, o que requer a instalação de um expansor de design apropriado. Um fator chave em seu desempenho é o volume que pode ser calculado independentemente ou confiado a designers profissionais.

O equipamento selecionado corretamente ajudará a manter o volume desejado de fluido em um sistema aberto, e no aquecimento selado manterá o nível de pressão de trabalho.

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