La calefacción es un sistema de soporte vital clave para una casa privada y su funcionamiento estable es muy importante. Uno de los parámetros que necesita ser monitoreado es la presión. Si es demasiado bajo, la caldera no funcionará; si es demasiado alto, el equipo se desgasta demasiado rápido. Para estabilizar la presión en el sistema, se requiere un tanque de expansión para calefacción. El dispositivo es simple, pero sin él, la calefacción no funcionará durante mucho tiempo.
¿Por qué necesita un tanque de expansión para calefacción?
Durante el funcionamiento del sistema de calefacción, el refrigerante a menudo cambia su temperatura: se calienta o se enfría. Por supuesto, esto cambia el volumen del líquido. O aumenta o disminuye. El exceso de refrigerante simplemente se expulsa al tanque de expansión. Entonces, el propósito de este dispositivo es compensar los cambios en el volumen del refrigerante.
Tipos y dispositivo
Hay dos sistemas de calentamiento de agua: abierto y cerrado. En un sistema cerrado, la circulación del refrigerante es proporcionada por una bomba de circulación. No crea presión adicional, simplemente empuja el agua a una velocidad determinada a través de las tuberías. En dicho sistema de calefacción, hay un tanque de expansión para calentar un tipo cerrado. Se llama cerrado porque es un recipiente sellado, que está dividido en dos partes por una membrana elástica. El aire está en una parte, el exceso de refrigerante se expulsa a la otra. Debido a la presencia de una membrana, el tanque también se denomina tanque de membrana.
Un sistema de calefacción abierto no proporciona una bomba de circulación. En este caso, un tanque de expansión para calefacción es cualquier recipiente, incluso un balde, al que se conectan las tuberías de calefacción. Ni siquiera requiere una tapa, aunque puede ser.
En la versión más simple, este es un contenedor soldado de metal, que se instala en el ático. Esta opción tiene un inconveniente importante. Dado que el tanque tiene fugas, el refrigerante se evapora y es necesario controlar su cantidad: rellene todo el tiempo. Puede hacerlo manualmente, desde un cubo. Esto no es muy conveniente: existe el riesgo de olvidarse de reponer los suministros de agua. Esto amenaza con que el sistema se airee, lo que puede provocar su avería.
Control de nivel de agua automático más conveniente. Es cierto que en el ático, además de las tuberías de calefacción, también deberá extraer el suministro de agua y también sacar la manguera de desbordamiento (tubería) en algún lugar en caso de que el tanque se desborde. Pero no es necesario comprobar regularmente la cantidad de refrigerante.
Cálculo de volumen
Existe un método muy simple para determinar el volumen de un tanque de expansión para calefacción: se calcula el 10% del volumen de refrigerante en el sistema. Deberías haberlo calculado al desarrollar el proyecto. Si estos datos no están disponibles, puede determinar el volumen empíricamente: drene el refrigerante y luego rellene uno nuevo, midiéndolo al mismo tiempo (páselo por el medidor). La segunda forma es calcular. Defina en el sistema, agregue el volumen de los radiadores. Este será el volumen del sistema de calefacción. Aquí de esta cifra encontramos el 10%.
Fórmula
La segunda forma de determinar el volumen de un tanque de expansión para calefacción es calcularlo usando la fórmula. Aquí también se requerirá el volumen del sistema (indicado por la letra C), pero también se necesitarán otros datos:
- la presión máxima Pmax a la que puede funcionar el sistema (normalmente se toma la presión máxima de la caldera);
- presión inicial Pmin: a partir de la cual el sistema comienza a funcionar (esta es la presión en el tanque de expansión, indicada en el pasaporte);
- coeficiente de expansión del refrigerante E (para agua 0,04 o 0,05, para anticongelantes indicados en la etiqueta, pero generalmente en el rango de 0,1-0,13);
Teniendo todos estos valores, calculamos el volumen exacto del tanque de expansión para el sistema de calefacción usando la fórmula:
Los cálculos no son muy complicados, pero ¿vale la pena jugar con ellos? Si el sistema es de tipo abierto, la respuesta es inequívoca: no. El costo del contenedor no depende mucho del volumen, además puedes hacerlo tú mismo.
Vale la pena contar los tanques de expansión para calefacción de tipo cerrado. Su precio depende mucho del volumen. Pero, en este caso, es mejor tomarlo con margen, ya que el volumen insuficiente conduce al desgaste rápido del sistema o incluso a su falla.
Si la caldera tiene vaso de expansión, pero su capacidad no es suficiente para tu sistema, pon el segundo. En total, deberían dar el volumen requerido (la instalación no es diferente).
¿Qué causará el volumen insuficiente del tanque de expansión?
Cuando se calienta, el refrigerante se expande, su exceso se encuentra en el tanque de expansión para calentar. Si no cabe todo el exceso, se ventila a través de la válvula de alivio de presión de emergencia. Es decir, el refrigerante va a la alcantarilla.
Luego, cuando la temperatura desciende, el volumen del refrigerante disminuye. Pero como ya hay menos en el sistema de lo que había, la presión en el sistema cae. Si la falta de volumen es insignificante, tal disminución puede no ser crítica, pero si es demasiado pequeña, es posible que la caldera no funcione. Este equipo tiene un límite de presión más bajo al que puede funcionar. Cuando se alcanza el límite inferior, el equipo se bloquea. Si está en casa en este momento, puede corregir la situación agregando un refrigerante. Si no está presente, el sistema puede descongelarse. Por cierto, trabajar al límite tampoco conduce a nada bueno: el equipo falla rápidamente. Por lo tanto, es mejor ir a lo seguro y tomar un volumen un poco mayor.
Presión del tanque
En algunas calderas (generalmente calderas de gas), el pasaporte indica qué presión se debe establecer en el expansor. Si no existe dicho registro, para el funcionamiento normal del sistema, la presión en el tanque debe ser 0,2-0,3 atm inferior a la de trabajo.
El sistema de calefacción de una casa privada baja generalmente funciona a 1,5-1,8 atm. En consecuencia, el tanque debe ser de 1,2 a 1,6 atm. La presión se mide con un manómetro convencional, que se conecta al niple, que se encuentra en la parte superior del tanque. El pezón está oculto debajo de una cubierta de plástico, lo desenroscas y tienes acceso al carrete. El exceso de presión también se puede liberar a través de él. El principio de funcionamiento es el mismo que el de un carrete de automóvil: doble la placa con algo delgado, purgue el aire a los niveles requeridos.
También puede aumentar la presión en el tanque de expansión. Para hacer esto, necesitará una bomba de automóvil con un manómetro. Lo conecta al pezón, lo bombea hasta las lecturas requeridas.
Todos los procedimientos anteriores se llevan a cabo en el tanque desconectado del sistema. Si ya está instalado, no es necesario que lo elimine. Puede verificar la presión en el tanque de expansión del sistema de calefacción en el sitio. ¡Sólo sé cuidadoso! Es necesario verificar y corregir la presión en el tanque de expansión para calefacción cuando el sistema no funciona y el refrigerante se drena de la caldera. Para la precisión de las mediciones y la configuración del tanque, es importante que la presión en la caldera sea cero. Por eso, bajamos el agua con cuidado. Luego conectamos la bomba con un manómetro y ajustamos los parámetros.
Dónde poner en el sistema
El vaso de expansión en un sistema cerrado se coloca después de la caldera antes de la bomba, es decir, de forma que crea un caudal en sentido contrario. Esto hace que el sistema funcione de manera más confiable. Por lo tanto, la ubicación específica de la instalación depende de dónde tenga la bomba de circulación.
Se conecta al sistema a través de una T. Corta una T en la tubería, dirige la salida perpendicular hacia arriba, se atornilla un tanque en ella. Si la pared no te permite poner el contenedor, tendrás que hacer una rodilla, pero el tanque está boca arriba. Ahora podemos suponer que el tanque de expansión está instalado.
Pero para facilitar la verificación, es recomendable colocar otra T después del tanque, en cuya salida libre instale una llave de paso. Esto permite verificar el tanque de membrana sin drenar todo el sistema: corta el tanque. Cierre el grifo, drene el agua de la caldera. Comprobar la presión en el ramal desconectado (en la caldera). Debe ser cero. Después de eso, puede realizar todo el resto del trabajo de configuración.
El tanque de expansión de membrana es un componente esencial del sistema de calefacción, sin el cual es imposible calentar completamente la habitación en la estación fría. Con la ayuda de este dispositivo, se compensan las caídas críticas en los volúmenes de agua, que son el resultado de su calentamiento.
Dispositivo de tanque
Si el sistema de calefacción no incluye un dispositivo adicional al que pueda pasar un exceso de volumen de líquido, entonces puede fallar. El papel de un tanque de repuesto solo lo realiza un tanque de membrana, que es necesario para un funcionamiento ininterrumpido.
Membrana
El cuerpo del tanque tiene una membrana elástica que divide su cámara interior en dos partes. Una parte contiene el refrigerante y la segunda está llena de aire. Se puede usar nitrógeno en su lugar.
Según el modelo, el dispositivo puede incluir una membrana reemplazable o no reemplazable. En el primer caso, el refrigerante se coloca en una cavidad elástica y no entra en contacto con las superficies internas de metal.
El montaje (o desmontaje) de la membrana se realiza a través de la brida, para lo cual se utilizan pernos. Dichas manipulaciones se realizan cuando se realizan reparaciones de equipos actuales.
Si el dispositivo tiene una membrana no reemplazable, entonces está equipado con una cavidad interna de dos secciones. El desmontaje en este caso no está previsto.
Para proteger el sistema de sobrepresiones, los tanques de membrana están equipados con válvulas de seguridad.
Principio de operación
El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en el cambio en el volumen de líquido durante el calentamiento y enfriamiento.
En un circuito cerrado, el agua, al calentarse, se expande, al mismo tiempo que aumenta la presión en toda la red. El exceso de volumen de líquido ingresa al tanque de expansión, donde reduce la cantidad de aire, estirando la membrana entre las cámaras. 
Cuando la temperatura baja, la presión en el sistema cae y el aire desplaza el agua del tanque. El agua del tanque fluirá hasta que se equilibre la presión.
Área de aplicación
Los tanques de membrana son ampliamente utilizados. Están integrados en sistemas tales como:
- suministro de calor con una fuente de calor autónoma;
- sistema de calefacción conectado a la línea de calefacción central según un esquema independiente;
- calefacción, trabajando a través de colectores solares y canales térmicos;
- cualquier sistema con un circuito cerrado y una temperatura variable del medio de trabajo.
Ventajas
La invención de un tanque de expansión cerrado con una membrana permitió aumentar la vida útil de todo el sistema de calefacción. El dispositivo tiene las siguientes ventajas:
- le permite usar agua de cualquier composición, incl. hipercalcificado;
- una membrana de butilo y caucho natural permite el uso de equipos para agua potable;
- el principio de funcionamiento y el diseño de la membrana del dispositivo pueden garantizar la recepción de una cantidad significativa de fluido desplazado;
- Fácil instalación;
- pérdidas mínimas por evaporación;
- bajos costos de operación.
Esquema de uso en el sistema de calefacción.
Las dimensiones compactas que distinguen al tanque de membrana plana permiten ahorrar espacio en la habitación, por lo que es más adecuado para habitaciones de gran tamaño.
El depósito de expansión evita que se produzca un aumento de la carga en el sistema de calefacción y es un medio eficaz para prevenir emergencias.
Selección de equipos
En primer lugar, se tiene en cuenta el volumen de refrigerante para el sistema de calefacción. Si la selección se realiza incorrectamente y el volumen no es suficiente, aparecerán grietas y fugas de agua en las juntas.
Además, la presión puede caer por debajo de un mínimo seguro. Esto conducirá a la ventilación de la cavidad interna del tanque, luego se requerirán reparaciones urgentes. Por lo tanto, es mejor seleccionar un modelo en función de las características que contienen las instrucciones adjuntas.
El valor de la presión inicial en el vaso de expansión conectado a la red de calefacción en frío debe coincidir con la presión estática del sistema. La discrepancia permisible entre los indicadores puede ser de + 30–50 kPa.
Esta tabla le ayudará a calcular el volumen del tanque requerido.
El tanque debe tener un volumen de al menos 10-12% del volumen total de la red de suministro de calor en la que se utiliza. Esto eliminará la posible falla tanto del depósito como de toda la red de calefacción en su conjunto durante un aumento de presión.
Al elegir un modelo adecuado, también debe tener en cuenta la presión máxima permitida a la que puede funcionar el dispositivo.
Los tanques de membrana protegen el sistema de calefacción del aumento excesivo de temperatura y regulan el nivel de presión en él. Por lo tanto, dichos dispositivos están equipados con sensores de temperatura y presión independientes.
Montaje del dispositivo
La instalación se lleva a cabo de tal manera que el mantenimiento posterior se pueda realizar sin obstáculos.
Un tanque nuevo, por regla general, tiene una presión de gas inicial excesiva, que se distribuye por todo el volumen. Antes de instalar el tanque de expansión, se debe bombear hasta una presión precalculada.
El tanque de membrana debe instalarse antes de ramificar el suministro de agua. Es necesario asegurar el drenaje del agua y la reposición del sistema. La habitación debe mantenerse a una temperatura positiva.
¡No se permiten cargas adicionales en el tanque! Si el contenedor tiene un volumen de 8 a 30 litros, se permite el montaje en la pared. Para grandes volúmenes, el equipo se coloca sobre patas.
La puesta a tierra debe realizarse para evitar la corrosión electrolítica.
Configuración del instrumento
Para no preguntarse cómo verificar la presión, es recomendable instalar un manómetro en la salida. Para eliminar el exceso de aire, es racional complementar el equipo con una válvula automática.
La presión requerida se establece en secuencia estricta. Primero, la presión se libera a través del niple o con la ayuda de un compresor. Luego conecte el dispositivo al sistema de calefacción y llénelo con agua. El proceso no se detiene hasta que la presión en el sistema y el tanque es la misma.
En un sistema de calefacción autónomo, debe haber un tanque de expansión para calefacción o un compensador. Su función es compensar el exceso de presión que se produce en el sistema cuando el refrigerante se expande debido al calentamiento. Con un rápido aumento de la temperatura, el fluido caloportador se expande y se produce un golpe de ariete, el llamado golpe de ariete. Puede destruir elementos de la tubería y accesorios de conexión. Otros nombres para el dispositivo de expansión: acumulador hidráulico, expandomat.
El dispositivo y el principio de funcionamiento de los tanques de expansión para calefacción.
Los sistemas de calefacción son abiertos y cerrados. En consecuencia, hay tanques de expansión de calefacción abiertos y cerrados.
Tanques de tipo abierto
Un tanque de expansión abierto para calefacción es un recipiente en forma de paralelepípedo hecho de acero inoxidable. Dicho tanque se coloca en el punto más alto de un sistema de calefacción abierto, generalmente en el ático.
Las tuberías están conectadas al tanque:
- principal;
- circulación;
- alarma, con dispositivo de bloqueo.
En este tipo de sistema de calefacción, el refrigerante (agua) circula de forma natural, sin bombas. A pesar del bajo costo y la simplicidad comparativa de este tipo de calentamiento, se está convirtiendo gradualmente en una cosa del pasado debido a numerosas deficiencias.
- En un tanque abierto, el refrigerante se evapora constantemente, por lo que debe controlar el nivel del agua y rellenar según sea necesario. Por la misma razón, es problemático usar otro refrigerante, como anticongelante: se evapora aún más rápido.
- Es posible que el agua se desborde del tanque, por lo que es necesario prever su eliminación al alcantarillado o drenaje.
- Un vaso de expansión abierto requiere un buen aislamiento térmico para que el agua no se congele en heladas severas.
- Para la instalación en el ático, se requerirán tuberías y elementos de conexión adicionales.
- El aire que ingresa al sistema desde el dispositivo de expansión provoca la corrosión de la tubería y los radiadores, y también provoca la aparición de bolsas de aire.
El sistema con compensador abierto es adecuado para calentar casas pequeñas de un piso. Las casas más grandes se calientan mediante sistemas cerrados.
Tanques de tipo cerrado
El vaso de expansión cerrado o de membrana del sistema de calefacción contiene en su interior una membrana elástica, que divide el volumen interno del vaso de expansión en dos compartimentos, gas y líquido. La parte de gas contiene aire a presión (en algunos modelos, nitrógeno o un gas inerte), y el exceso de refrigerante ingresa a la parte líquida cuando se calienta.
Tanque de tipo cerrado (membrana)
Cuanto más alta es la temperatura, más se llena la parte líquida del acumulador. Al mismo tiempo, la parte del gas se reduce y la presión aumenta. Cuando se alcanza el valor umbral, la válvula de seguridad se activa y se libera el exceso de presión. Y cuando el sistema de calefacción se enfría, ocurre el proceso inverso y el refrigerante regresa del tanque a la tubería.
El principio de funcionamiento del tanque de expansión de membrana.
Hay dos tipos de compensadores de membrana.
- Con una membrana tipo diafragma. Estos son tanques pequeños. La membrana del diafragma en ellos no es extraíble y no se puede reemplazar: si se rompe, deberá cambiar el dispositivo por completo.
- Con una membrana de globo (en forma de pera). Se puede cambiar cuando se usa, se usa en tanques grandes de mil litros.
El volumen de los tanques de expansión para calefacción puede variar ampliamente de dos a varios miles de litros. La forma de un acumulador cerrado es plana o cilíndrica. En un tanque de expansión plano, el diafragma de membrana está ubicado verticalmente, en uno cilíndrico, horizontalmente.
Vale la pena prestar atención: el compensador de membrana a veces se denomina erróneamente tanque de expansión de vacío para calefacción. Sin embargo, el vacío no se utiliza en este dispositivo. El sistema de calefacción puede tener un desaireador de vacío para eliminar las microburbujas de aire del agua.
Instalación de un vaso de expansión de membrana
A diferencia de uno abierto, un acumulador de membrana se puede instalar directamente en el punto de calentamiento, al lado de la caldera, para facilitar el mantenimiento. Por lo general, se coloca en una sección recta frente a la bomba de circulación, preferiblemente para que el agua (u otro refrigerante) ingrese al compensador desde arriba. Debe estar equipado con manómetro, válvula de seguridad y conectado a la línea de retorno.
Los acumuladores hidráulicos de hasta 30 litros se montan en la pared, los más grandes se instalan en el piso. Cuando se monta en una pared, el tanque debe estar bien sujeto, ya que su peso aumenta drásticamente cuando se llena de agua.
Varios tanques de membrana en una subestación
Datos de rendimiento importantes y cálculo del volumen del compensador
Al seleccionar un tanque de expansión, se tienen en cuenta la temperatura y la presión máximas de funcionamiento. Por ejemplo, el refrigerante se puede calentar hasta +120 °C y la presión máxima en el tanque de expansión de calefacción puede alcanzar los 6-10 bar (el valor promedio habitual es de 2-4 bar). Por lo tanto, las características de la membrana, su durabilidad, resistencia al calor y el cumplimiento de las normas sanitarias son importantes.
El volumen del compensador depende del volumen del refrigerante en su conjunto en el sistema. No es necesario calcular el volumen matemáticamente con exactitud, a menudo se usa un método simplificado: se elige un tanque con una capacidad igual al 10% del volumen total del refrigerante. Y si se desconoce este volumen, proceden de la potencia de la caldera y el tipo de dispositivos de calefacción. Las proporciones son las siguientes: para calentar baterías toman - 11 l / kW, para calefacción por suelo radiante - 17,5 l / kW, para calentadores de pared y piso - 7,5 l / kW.
Si la capacidad del compensador seleccionado es insuficiente, la válvula de alivio liberará presión con demasiada frecuencia. En este caso, basta con comprar y conectar otro vaso de expansión en paralelo.
Es bastante difícil tener en cuenta todos los matices, especialmente porque en cada casa el sistema de calefacción necesariamente tiene sus propias características. Para no cometer un error al elegir e instalar un dispositivo, es mejor ponerse en contacto con una empresa especializada.
Video: instalación del tanque de expansión.
Tanque de expansión de diafragma para sistema de calefacción de tipo cerrado
El tanque de expansión de membrana está diseñado para compensar la expansión térmica del refrigerante y mantener la presión requerida en sistemas de calefacción cerrados.
Los líquidos que se utilizan en los sistemas de calefacción, cuando se calientan, debido a la expansión térmica, aumentan su volumen. Por ejemplo, el volumen de agua cuando se calienta a 90 acerca de c aumenta un 3,55%. Si se usa anticongelante a base de etilenglicol como refrigerante en el sistema de calefacción, entonces el volumen de líquido aumenta aún más.
Depósito de expansión de membrana para calefacción. Dispositivo y esquema de trabajo. A través de la válvula de aire (boquilla), la cámara de aire se llena de aire comprimido con una bomba de automóvil.
En un sistema de calefacción cerrado sin depósito de expansión, incluso un ligero aumento de la temperatura provocará un fuerte aumento de la presión y la válvula de seguridad se disparará. La parte sobrante del refrigerante fluirá a través de la válvula.
El vaso de expansión de membrana para calefacción es un recipiente dividido en dos partes por una membrana móvil. Una parte del recipiente se conecta al sistema de calefacción y se llena con refrigerante. Se bombea aire a otra parte del recipiente bajo cierta presión.
Cuando cambia el volumen de líquido en el sistema de calefacción, la membrana en el tanque se mueve en una dirección u otra. Como resultado, el volumen ocupado por el líquido en el tanque también cambia. El aire comprimido del otro lado de la membrana actúa como un resorte, manteniendo la presión de trabajo del refrigerante y evitando que la válvula de seguridad se dispare.
Limitaciones operativas y requisitos de seguridad
Dependiendo del diseño del tanque de expansión y los materiales utilizados, los fabricantes imponen ciertas restricciones en su uso en sistemas de calefacción.
Como regla general, los fabricantes imponen ciertos requisitos sobre la composición y las propiedades corrosivas del líquido: el portador de calor en el sistema de calefacción. Por ejemplo, limitan el contenido de etilenglicol en una solución anticongelante.
Está prohibido utilizar el vaso de expansión a presiones superiores a los valores admisibles especificados en la documentación técnica del fabricante. En el punto de conexión del vaso de expansión al sistema de calefacción, es imprescindible instalar un grupo de seguridad que controle y limite la presión del depósito.
En los sistemas de calefacción de casas particulares y calefacción autónoma de apartamentos, tanques y otros equipos de calefacción con una presión de trabajo de al menos 3 bar.
No está permitido usar un tanque de expansión para calefacción en los sistemas de suministro de agua potable.
Instalación, montaje y conexión del vaso de expansión.
El tanque de expansión está conectado a la tubería de retorno del sistema de calefacción desde el lado de succión de la bomba de circulación. 1 - tanque de expansión de membrana; 2 - conexión de válvulas de cierre y grifo de drenaje; 3 - bomba de circulación; 4 - grifo de maquillaje El depósito de expansión se instala en una habitación climatizada. El tanque se coloca en un lugar de fácil acceso para el mantenimiento. La instalación se lleva a cabo de modo que haya acceso a la boquilla de aire, la brida y los accesorios de conexión.
Los tanques de expansión pequeños generalmente se montan en la pared con un soporte. Las piezas de montaje no suelen estar incluidas en el paquete del producto y deben pedirse por separado. Los tanques grandes están instalados en el piso, en las piernas.
El tanque de expansión está conectado a la tubería de retorno del sistema de calefacción desde el lado de succión de la bomba de circulación.
Los accesorios de conexión para el tanque de expansión le permiten desconectar el tanque del sistema, drenar el agua del tanque, sellar la llave de paso. En el punto de conexión, en la línea al tanque, es necesario instalar válvulas de cierre protegidas contra cierres accidentales. Además, se debe instalar una válvula de drenaje (drenaje) para vaciar el tanque. Los fabricantes de tanques suelen ofrecer accesorios de drenaje y cierre de conexión especiales para sus productos. Estos kits deben pedirse por separado.
Para conectar el tanque a la tubería de retorno, use tuberías con un diámetro interior igual al diámetro de la tubería de conexión del tanque.
El tanque de expansión se conecta al sistema de calefacción después de lavar el sistema.
El tanque de expansión de membrana incorporado se encuentra en la pared posterior de la caldera de gas de doble circuito. Los tanques de expansión de membrana a veces se integran en las calderas. Por ejemplo, las calderas de gas de doble circuito, por regla general, ya tienen un tanque de expansión incorporado de cierta capacidad. Si el volumen del tanque de expansión incorporado resultó ser demasiado pequeño para el sistema de calefacción, entonces es necesario instalar un nuevo tanque en el exterior frente a la caldera en la tubería de retorno. El volumen del nuevo tanque se elige como de costumbre, sin tener en cuenta la capacidad del tanque incorporado.
Ajuste de la presión del vaso de expansión
Antes de poner en marcha el sistema de calefacción, antes de llenar el tanque con refrigerante, el aire se bombea al tanque de expansión a través de la válvula de aire - boquilla con una bomba de automóvil. La cantidad de presión de aire se controla mediante un manómetro de automóvil integrado en la bomba o mediante un dispositivo separado. Muchos fabricantes venden depósitos de expansión ya llenos de aire o nitrógeno a una determinada presión especificada en la documentación técnica. En cualquier caso, es necesario comprobar la suficiencia de la presión de aire inicial en el depósito.
Presión inicial en la cámara de aire Tanque de expansión - Ro :
P o > P st + 0.2 bar ,
donde calle R- presión estática del sistema de calefacción en el lugar de instalación del tanque - igual a la altura de la columna de agua desde el punto de conexión del tanque de expansión hasta el punto superior del sistema de calefacción (altura de la columna 10 metro = 1bar)
La presión inicial en la cámara de aire debe ser revisada y ajustada cuando no hay líquido en el tanque- abrir el racor de conexión y vaciar el líquido refrigerante restante del depósito. Los vasos de expansión integrados en la caldera también están libres de líquido.
En el sistema de calefacción de una casa particular, es conveniente instalar un tanque de expansión con llenado de fábrica de la cámara de aire con aire o presión de nitrógeno. P o \u003d 0.75 - 1.5 bar . Este valor de la presión establecida en fábrica se puede dejar sin cambios, incluso si es significativamente más alto que el calculado por la fórmula Ro. En la mayoría de los casos, esta presión es suficiente para los sistemas de calefacción de una casa o apartamento privado.
Los depósitos de expansión integrados en la caldera suelen estar ya llenos de aire o nitrógeno hasta la presión especificada en el manual de la caldera. Antes de instalar la caldera, es necesario verificar la presión de aire en el tanque de expansión y, si es necesario, ajustarlo: bombear o purgar aire.
El exceso de la presión inicial sobre la presión estática en al menos 0,2 bar. necesaria para crear presión en el sistema, lo que reduce el riesgo de vacío, vaporización y cavitación.
en la siguiente etapa el tanque está conectado al sistema de calefacción. Luego, la válvula de reposición se abre y el sistema de calefacción y el tanque se llenan de refrigerante con la presión de reposición inicial: p inicio.:
R inicial > o = R o + 0.3 bar
(por ejemplo, si R o \u003d 1 bar, entonces Р inicial >= 1.3 bar)
Ro- presión inicial en la cámara de aire del vaso de expansión.
A menudo, los fabricantes de calderas, por ejemplo, calderas de gas, indican en la documentación técnica la presión inicial recomendada del refrigerante en el sistema. Las instrucciones también indican la presión mínima del refrigerante, por debajo de la cual la caldera simplemente no se encenderá. En este caso, llene el sistema con la presión inicial especificada en las instrucciones de la caldera.
Más, encienda la caldera y caliente el sistema de calefacción a la temperatura máxima de funcionamiento (por ejemplo, 75 acerca de c). Cuando se calienta el agua, se libera el aire disuelto en ella. Eliminamos el aire del sistema de calefacción. Seguimos las lecturas del manómetro y fijamos la presión en el sistema con agua expandida. R ext.
En custodia apague la bomba de circulación y vuelva a encender el maquillaje y lleve la presión en el sistema a la temperatura máxima del refrigerante a la final - R estafa:
R estafa< или = Р кл — 0,5 bar ,
donde Rcl- presión de apertura de la válvula de seguridad del sistema de calefacción.
(por ejemplo, si P cl \u003d 3 bar, entonces la presión en el sistema se lleva a P con<= 2,5 bar a la temperatura del refrigerante 75 acerca de c)
La técnica de ajuste de la presión del tanque de expansión descrita anteriormente maximiza el volumen utilizable efectivo del tanque de expansión. El tanque podrá absorber la mayor cantidad de agua y luego devolverla al sistema. Esto es útil en caso de, por ejemplo, pequeñas fugas en el sistema. El tanque podrá suministrar agua al sistema durante mucho tiempo; la presión en el sistema disminuirá a un ritmo más lento. La eficiencia del sistema de calefacción se mantendrá durante más tiempo. O, como resultado del enfriamiento del refrigerante, la presión en el sistema puede caer por debajo del mínimo requerido para encender la caldera. En este caso, la automatización no podrá poner en marcha la calefacción. Al establecer la presión de acuerdo con el método anterior, el riesgo de tal desarrollo de eventos se reduce al mínimo.
Estas ventajas de la técnica de ajuste de presión descrita aquí son especialmente relevantes para los sistemas de calefacción de casas de campo, donde los propietarios no buscan todos los días.
Comprobación de integridad de la membrana
Opere la válvula de aire (boquilla) por un corto tiempo. Si hay fugas de agua de la válvula, se debe reemplazar el tanque o, en tanques con un diafragma reemplazable, se debe reemplazar el diafragma.
Si es necesario eliminar el gas de la cámara de aire del vaso de expansión, primero se debe vaciar la cámara de agua, ¡y no al revés!
Antes de volver a llenar el tanque con agua, se debe ajustar la presión previa requerida en la cámara de aire. Si no se siguen estas instrucciones, existe el riesgo de rotura del diafragma.
Cálculo del volumen del tanque de expansión para calefacción.
El volumen del tanque de expansión se selecciona de tal manera que cuando el refrigerante se calienta a la temperatura máxima de funcionamiento, el aumento de presión en el sistema de calefacción no supera el valor permitido (permanece por debajo de la presión de respuesta de la válvula de seguridad).
El volumen del tanque de expansión para el sistema de calefacción con una capacidad de hasta 150 litros.
Para sistemas de calefacción que contienen una pequeña cantidad de refrigerante, hasta 150 litros, el volumen del tanque de expansión se selecciona de acuerdo con una fórmula simplificada:
V n \u003d 10 - 12% x V s ,
donde: V norte- el volumen estimado del tanque de expansión; contra- Volumen total del sistema de calefacción.
Cálculo de la capacidad del tanque de expansión para un sistema de calefacción con un volumen de más de 150 litros.
El cálculo comienza con la determinación del incremento en el volumen del refrigerante, el volumen adicional que se forma como resultado de calentar el líquido a la temperatura de funcionamiento. V e.
V e = V s x n%,
donde, contra- volumen completo del sistema de calefacción; norte%- coeficiente de expansión del líquido en el sistema de calefacción.
Valor del factor de expansión norte%, a la temperatura máxima de funcionamiento del refrigerante (agua) en el sistema de calefacción, se determina a partir de la tabla:
| T oC | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| n v % | 0,75 | 1,17 | 1,67 | 2,24 | 2,86 | 3,55 | 4,34 |
El coeficiente de expansión para anticongelante basado en una solución acuosa de etilenglicol (Tosol, etc.) está determinado por la fórmula:
n a % = n v % x (1 + e a % / 100),
donde n v %- coeficiente de expansión del agua de la tabla anterior; e un %- porcentaje de etilenglicol en la solución anticongelante.
En la segunda etapa del cálculo.(segunda acción) determine el volumen del sello de agua en el tanque, v.v.- este es el volumen de refrigerante que inicialmente llena el tanque de expansión bajo la influencia de la presión estática en el sistema de calefacción. La capacidad del sello de agua está determinada por la fórmula:
V v \u003d V s x 0.5%, pero no menos de 3 litros.
En la tercera etapa encontrar la presión inicial en el sistema de calefacción - P o. Es igual a la presión estática en el sistema de calefacción y se determina a partir del cálculo 1 bar= 10 metros de columna de agua. La altura de la columna de agua en el sistema de calefacción es igual a la distancia vertical entre los puntos más bajos y más altos del sistema, en los que se encuentra el refrigerante. Según los dibujos o en especie, se determinan las marcas verticales de los puntos extremos del sistema de calefacción. La diferencia entre las marcas superior e inferior será igual a la altura de la columna de agua del líquido en el sistema.
En la cuarta etapa cálculo determinar la presión máxima de funcionamiento en el sistema de calefacción - Educación física. La presión máxima de funcionamiento debe ser inferior a la presión de la válvula de seguridad en el sistema de calefacción en al menos 0,5 bar.
P e \u003d P k - (P k x 10%), pero definitivamente P k - P e \u003d\u003e 0.5 bar .
donde: Paquete- válvula de alivio de presión.
Al final del cálculo determine el volumen requerido del tanque de expansión de membrana para calefacción de acuerdo con la fórmula:
V n \u003d (V e + V v) x (P e + 1) / (P e - P o)
Elija un tanque con un volumen nominal mayor que el calculado.
Ejemplo de calculo de vaso de expansion
Calculemos el tanque de expansión para el sistema de calefacción con los datos iniciales:
Volumen total vs = 270 yo.
Altura de la columna de agua 6 metro., por lo tanto, la presión inicial P o \u003d 6/10 \u003d 0.6 bar.
Temperatura máxima de funcionamiento del portador de calor (agua) 90 acerca de c. De acuerdo con la tabla, determinamos el coeficiente de expansión. n% = 3,55%.
Válvula de seguridad configurada para operar a presión pag = 3 bar .
Hacemos un cálculo:
Ve = 270 yo. x3,55% = 9,58 yo;
vv = 270 yo×0,5% = 1,35 yo, desde 1.35< 3, то принимаем V v = 3 yo ;
P o = 0,6 bar. ;
Pe = 3 bar. — (3 bar.×10%) = 2,7 bar., ya que es necesario cumplir la condición P k - P e \u003d\u003e 0.5 bar., entonces aceptamos Pe = 2,5bar.
Vn = (9.58 yo + 3 yo) × (2,5 bar. + 1) / (2,5 bar. — 0,6 bar.) = 23,18 yo
Resultado:
Aceptamos para la instalación un tanque de expansión con un volumen nominal de 24 litros.
Además del volumen, a la hora de elegir un tipo concreto de vaso de expansión, debe tenerse en cuenta la presión máxima de trabajo para el que está diseñado el tanque.
La estabilidad, confiabilidad, eficiencia y durabilidad del sistema de calefacción depende de qué tan correctamente se calculen todos sus parámetros, qué tan armoniosamente interactúan entre sí sus dispositivos, componentes y dispositivos necesarios, qué tan bien se realizan la instalación y el ajuste. Y las bagatelas en tales asuntos simplemente no pueden ser.
Sería completamente irrazonable dividir los dispositivos y componentes individuales en "importantes" y "no muy importantes". Sí, el costo de los elementos puede diferir de manera muy significativa, la funcionalidad de algunos está constantemente a la vista, mientras que otros son completamente invisibles e incluso incomprensibles. desde el punto de vista de un usuario inexperto. Pero cada uno realiza su "misión" en el funcionamiento general del sistema. Por lo tanto, por ejemplo, la pregunta parece completamente amateur: ¿es realmente importante un tanque de expansión para un sistema de calefacción y vale la pena darle importancia al problema de su selección e instalación adecuada? Mientras tanto, la importancia de este simple dispositivo es difícil de sobrestimar.
¿Por qué necesitas un tanque de expansión?
Esta pregunta es la más fácil de responder. Incluso alguien que no estudió muy bien en la escuela secundaria probablemente sepa simplemente por experiencia de vida que cuando se calientan, los cuerpos físicos aumentan de volumen. Y el agua no es una excepción en este sentido.
Es interesante que el agua tenga otra cualidad única: comienza a aumentar de volumen y cuando se enfría por debajo del umbral de +4 ° CON, es decir, cuando se congela, la transición a un estado sólido de agregación. Pero este no es el tema de nuestra consideración ahora.
La expansión térmica se caracteriza por un valor especial: el coeficiente. Esto, específicamente para el agua, es un indicador no lineal, que depende en gran medida de la temperatura. El coeficiente en sí muestra cuántas veces aumenta el volumen cuando el líquido se calienta 1 grado.
No daremos aquí la tabla completa de coeficientes para el agua. Es mejor ilustrar esta extensión con un experimento físico conocido.
Entonces, en el lado izquierdo de la figura, se muestra un tanque al que se le coloca exactamente 1 litro (1 dm³) de agua hasta el orificio de desbordamiento, que tiene una temperatura de + 4 ° CON. Este valor es el punto de referencia cero para el agua. Un recipiente de medición está instalado debajo de la tubería de rebose.
El agua en el tanque comienza a calentarse. A medida que aumenta la temperatura, la densidad del agua disminuye, es decir, al permanecer igual su masa, se observa una expansión de volumen. Cuando se calienta a una temperatura de + 90 ° CON En el tanque de medición se recolectan aproximadamente 36 ml de agua: este es el volumen que se ha vuelto redundante y ha pasado a través de la tubería de desbordamiento.
¿Es mucho o poco? Parece ser basura. Pero si lo consideramos en una escala más seria, entonces, con un cambio de temperatura, ya se obtienen fluctuaciones de volumen muy significativas. Juzgue usted mismo - con 100 litros iniciales, ya estaríamos hablando de 3,5 litros de exceso.
Si deja el agua en un volumen cerrado, entonces no tendrá dónde expandirse: es un cuerpo incompresible. Por lo tanto, de acuerdo con las leyes de la termodinámica, la presión comienza a aumentar en tales condiciones. Pero esto ya es grave. Si la presión en los circuitos cerrados del sistema de calefacción supera el umbral permitido, seguirá siendo un buen resultado si todo se limita al flujo en las juntas de las tuberías o. Pero un aumento descontrolado de la presión puede traer consecuencias mucho más devastadoras.
Para no llevar la situación incluso a accidentes menores, es necesario proporcionar una capacidad adicional en el sistema de calefacción, que podría recibir y desechar el exceso de agua (o cualquier otro refrigerante líquido) formado durante su calentamiento. Esta es la tarea asignada a los tanques de expansión. Sin embargo, incluso su nombre habla por sí solo.
Con la característica común de la función principal, el diseño de los tanques de expansión puede variar. Y la principal diferencia radica en las características del propio sistema de calefacción, que puede ser abierto o
Depósito de expansión en un sistema de calefacción abierto
Los detalles de la ubicación del tanque abierto.
Las características de dicho sistema probablemente ya estén claras en función de su nombre. El circuito, por supuesto, está cerrado, pero no está aislado de la atmósfera, tiene fugas y, por definición, no puede haber exceso de presión en él. Y el vaso de expansión es un contenedor convencional empotrado en el circuito. La condición principal es que debe ubicarse por encima del punto más alto del sistema.
Precios de los tanques de expansión
Tanque de expansión
¿Por qué el punto más alto? Todo es simple; de lo contrario, el líquido simplemente se derramará de acuerdo con la ley de los vasos comunicantes.
Además, esta disposición contribuye a otra función importante: el tanque de expansión del tipo abierto se convierte en una salida de aire efectiva. En el agua siempre hay aire disuelto, que puede pasar a su estado gaseoso habitual. Además, las reacciones químicas entre el refrigerante y el material de las tuberías y los intercambiadores de calor también pueden provocar la liberación de gases. Y la acumulación de gas puede bloquear el radiador o incluso una sección completa del circuito de calefacción. Por lo tanto, la eliminación oportuna de las burbujas de gas es una tarea extremadamente importante.
Es cierto que, a veces, los tanques de expansión abiertos chocan contra la línea de retorno (por varias razones de diseño). Pero aún así, este es el punto más alto del sistema, al que simplemente se coloca una tubería vertical. En tal caso, la función de ventilación no funciona, y esto requerirá la instalación de válvulas adicionales en los radiadores y, nuevamente, en el punto más alto del sistema en la tubería de suministro.
Opciones de diseño
¿Cuál es el diseño de un tanque de expansión abierto? Puede ser el más sencillo o tener ciertas mejoras. En cualquier caso, se trata de un recipiente de cierto volumen, que suele ir tapado con una tapa en la parte superior. La tapa tiene el único propósito de mantener la suciedad o el polvo fuera del agua y nunca es hermética. Es decir, siempre se mantiene la presión atmosférica actual en el tanque. A v las boquillas están incrustadas en el propio contenedor, desde una en el diseño más simple, hasta varias, para diversos fines.
Los tanques de expansión de tipo abierto se pueden comprar listos para usar; en las tiendas se presenta una gama bastante amplia de productos de varios tamaños. La mayoría de las veces están hechos de chapa de acero inoxidable o galvanizado, para evitar el desarrollo de corrosión.
Pero muchos artesanos prefieren hacer esos tanques por su cuenta. El contenedor es bastante posible a partir de material laminar y, a menudo, se utilizan los ya hechos, por ejemplo, barriles o botes de metal o incluso de plástico, cilindros de gas viejos, etc. Todo esto tendrá un costo muy económico, y hacer una conexión adecuada de las tuberías tampoco es difícil para un buen propietario.
Veamos varios esquemas posibles para tales tanques:
El esquema más simple es que simplemente se corta una tubería en el tanque desde abajo, que se conecta al circuito de calefacción.
Está claro que con este diseño, no hay circulación del refrigerante a través del tanque no lo hará. Al llenar el sistema, asegúrese de que el nivel del agua en el tanque se encuentre aproximadamente en la mitad de su altura. Y las fluctuaciones en el volumen de líquido en el sistema se reflejarán en un aumento y disminución de este nivel.
Por supuesto, es necesario controlar el nivel de refrigerante en el tanque: la evaporación, de una forma u otra, lo será, y si no repone el agua, puede causar el bloqueo de aire del circuito del sistema o la "ventilación" de los radiadores. Por lo tanto, deberá buscar regularmente un tanque de expansión de un diseño tan simple para reponerlo si es necesario.
Para facilitar el control visual, se utilizan varios trucos. En particular, es posible empotrar desde el costado del tanque tubo de pequeño diámetro, en el que se coloca un trozo corto de manguera transparente. Está claro que el nivel de agua en la manguera corresponderá al nivel en el tanque: una mirada fugaz es suficiente para evaluar la situación.
Pero ya se ha dicho que el tanque debe colocarse en el punto más alto y, muy a menudo, el espacio del ático se convierte en este lugar. Es decir, el contenedor no está ubicado a simple vista, y subir cada vez para verificar el nivel es extremadamente inconveniente. Pero este control se puede organizar de otra manera. Un ejemplo se muestra en el siguiente diagrama:
Se cortan dos ramales en el tanque desde el lado del extremo.
El superior (pos. 1) determina el llenado máximo permitido del contenedor y funciona simplemente para el desbordamiento. Se extrae una tubería (manguera) hacia la alcantarilla o incluso simplemente con una descarga al suelo, hacia el jardín.
Se conecta una tubería a la tubería de derivación inferior (pos. 2), que ingresa a la habitación, en la que se coloca una válvula de bola convencional en un lugar conveniente para los propietarios. La altura de la tubería empotrada determina el nivel de agua mínimo permitido en el tanque. Es decir, para controlar la ocupación, solo es necesario abrir ligeramente el grifo; si sale agua de la tubería, entonces todo es normal. De lo contrario, se completa hasta que el agua fluya a través de la tubería de rebose.
Conveniente para anfitriones puntuales que recuerdan la necesidad de un monitoreo regular. Pero para los olvidadizos, es poco probable que tal esquema se convierta en un "asistente". Pero es bastante posible "automatizar" el proceso de mantener el nivel en el tanque al nivel requerido. Para ello, bastará con llevar un tubo de reposición (desde el suministro de agua) hasta el tanque, pero conectarlo a través de una válvula de flotador, que generalmente se usa en tanques de descarga de inodoros.
Es decir, la tubería de desbordamiento protegerá contra el desbordamiento (es necesario en cualquier caso), y un sistema de compensación tan simple no permitirá una caída crítica en el nivel.
Todos los esquemas que se muestran arriba se pueden llamar en sentido figurado "pasivos": no circula refrigerante a través del tanque de expansión. Simplemente crea espacio libre para un volumen de líquido en expansión. Fácil y bastante viable. Pero también hay un inconveniente: la función salida de aire en tales tanques es muy improductivo. Un número considerable de burbujas de aire, arrastradas por el flujo de agua al seguir la línea de suministro, simplemente se deslizarán más allá del empalme de la tubería que conduce al tanque de expansión. Y para que el tanque se convierta en un separador de aire efectivo, a menudo se cierra la circulación a través de él. Es decir, se convierte en un eslabón del circuito general de circulación del agua.
Podría verse algo como esto:
El refrigerante se suministra al tanque a través de una tubería 1 , y a través de la tubería 2 vuelve a entrar en la línea de suministro. Un fuerte aumento de volumen (en la transición del diámetro de la tubería al tanque) provoca una fuerte disminución del caudal, lo que contribuye al ascenso y liberación a la atmósfera de las burbujas de gas más pequeñas. Posición de la tubería 1 puede ser diferente, por ejemplo, se puede suministrar desde abajo. Pero en cualquier caso, su tubería soldada dentro del tanque debe ubicarse sobre la salida
Las tuberías de desbordamiento (pos. 3) y el maquillaje en tales esquemas no son diferentes de las opciones que se muestran arriba. Es solo que no todo está indicado aquí para no sobrecargar el dibujo.
Por supuesto, si se usa un esquema de conexión de tanque de expansión de este tipo, entonces se están dando pasos por su aislamiento térmico de muy alta calidad. De lo contrario, son posibles pérdidas de calor completamente improductivas y muy grandes, especialmente si el tanque debe ubicarse en una habitación sin calefacción.
Por cierto, el esquema que se muestra arriba puede tener un mayor desarrollo. Puede encontrar ejemplos cuando la función de un colector de distribución también se asigna al tanque de expansión, si el sistema de calefacción está organizado de acuerdo con el principio de los elevadores.
En este caso, se intenta colocar un depósito bien aislado lo más cerca posible del centro geométrico de la casa. Y ya desde allí, a través de las tuberías empotradas, el refrigerante caliente se distribuye a través de los elevadores del sistema.
¿Cuánto tanque necesitarás?
Ahora sobre cuál debería ser el volumen del tanque de expansión abierto. No hay reglas estrictas al respecto. Todos pueden, conociendo el valor del coeficiente de expansión térmica del agua, la capacidad de su sistema de calefacción y su régimen de temperatura esperado, estimar cuánto aumentará el volumen de líquido.
Con base en los valores anteriores, se podría suponer que dado que calentar 100 litros de agua a 90 grados da un aumento de volumen de 3,5 litros (es decir, de hecho, 3,5%), entonces podemos partir de la norma del 5% del sistema. capacidad. Pero la práctica muestra que esto claramente no es suficiente. No olvide que el tanque debe llenarse previamente al menos una cuarta parte de su altura (este es el mínimo), para que el sistema no "atrape" una porción de aire. Además, se proporciona el mismo "volumen variable", que compensará la expansión. Aproximadamente en el límite superior de este volumen, se corta una tubería de rebose. Bueno, por encima del nivel del agua hasta la cubierta, debe haber espacio libre. Es decir, no puede cumplir con el 5 por ciento de ninguna manera.
La experiencia de los maestros involucrados en la instalación de calefacción muestra que la solución óptima se basaría en la siguiente relación aproximada: volumen del tanque ≈ 10% del volumen del sistema.
Por lo tanto, necesita saber el volumen de su sistema. ¿Cómo encontrarlo?
- Si el sistema de calefacción está listo, será más fácil detectar con el medidor de agua cuánto cabrá en él hasta que esté completamente lleno. La recepción es muy precisa, pero rara vez ayuda. De acuerdo, generalmente la capacidad del tanque se calcula de antemano y no después de la instalación de los circuitos.
- Con un error muy grande, pero aún puede aceptar la proporción: 15 litros de agua por kilovatio de potencia de caldera. Está claro que con este enfoque, cometer un error no es nada difícil.
- Finalmente, el volumen del sistema de calefacción se puede calcular fácilmente. Se debe suponer que si se planea instalar un tanque de expansión, el diseño del sistema ya describe los contornos montados de las tuberías de un tipo u otro y el diámetro, el modelo de la caldera, los tipos de radiadores de calefacción y su número. Es decir, si suma los volúmenes de todos los elementos del sistema, puede encontrar el valor deseado.
La tarea puede parecer desalentadora. Pero en realidad no da tanto miedo - si usas nuestro calculadora online, al que conduce el enlace (se abrirá en una página aparte).
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¿Cómo calcular el volumen total del sistema de calefacción?
La selección de un tanque de expansión está lejos de ser el único caso cuando este parámetro se vuelve necesario. Esto es necesario, por ejemplo, al comprar un refrigerante-anticongelante, al realizar algunos cálculos de unidades de mezcla, etc. Con la ayuda de nuestro calculadora cálculo general volumensistemas de calefacción el lector realizará los cálculos sin mucha dificultad.
Tenga en cuenta que si se realizan cálculos para determinar el volumen óptimo del tanque de expansión, entonces el tanque en sí debe excluirse de los cálculos. Esto es fácil de hacer: simplemente mueva el control deslizante a la posición "0".
Desventajas de un sistema de calefacción abierto.
Entonces, resumamos el tanque de expansión en un sistema de calefacción abierto.
Dichos sistemas, por cierto, han prevalecido por completo no hace mucho tiempo. Al menos por la razón de que era simplemente imposible comprar equipos para un sistema de tipo cerrado. Pero hoy, por desgracia, tienen que ser reconocidos como obsoletos.
- Explícito dignidad parece un diseño simple. En algunos casos, prácticamente no es necesario comprar ningún material adicional. Si lo desea, se puede hacer un tanque completamente funcional "en la rodilla" a partir de la "basura" almacenada en el garaje.
- En un sistema abierto, a priori, no puede surgir una presión peligrosa, ya que está conectada con la atmósfera. Esto elimina la necesidad de una válvula de seguridad.
- Agreguemos a las ventajas la capacidad del tanque de expansión para actuar como salida de aire.
Pero deficiencias el sistema de tipo abierto también tiene mucho:
- Ya se ha señalado más de una vez que el tanque debe instalarse en el punto más alto del sistema. Bueno, si la casa tiene un ático aislado. Pero esto no siempre sucede, y es necesario proporcionar un aislamiento de muy alta calidad del contenedor, para que simplemente no lo "atrape" con heladas severas.
- Si el tanque debe instalarse en el interior (por ejemplo, no hay ningún ático), entonces, colocado debajo del techo, obviamente no se convertirá en una decoración interior.
- El nivel de agua en el tanque debe ser monitoreado constantemente. Este problema, como hemos visto, es solucionable, pero sin embargo.
- No solo eso, debido a las fugas, existe un proceso constante de evaporación del agua. El refrigerante está saturado de oxígeno por contacto con el aire, lo que activa la corrosión en las partes metálicas del circuito y en el intercambiador de calor de la caldera.
- Si nota, la discusión anterior fue exclusivamente sobre el agua como refrigerante. En los sistemas abiertos, no puede ser de otra manera: la evaporación del costoso anticongelante parece un desperdicio. Además, muchos anticongelantes, cuando se evaporan, no son seguros para la salud. Entonces, si se planea un sistema de calefacción abierto en una casa que a menudo permanece vacía en invierno, deberá drenar el agua.
- Tal sistema no es posible si se utiliza una caldera de electrodos. Su trabajo se basa en el principio de conductividad eléctrica del refrigerante, es decir, la composición química es importante. Y con la evaporación descontrolada, la concentración óptima se perderá rápidamente.
- Una presión del sistema baja y estable no siempre es una ventaja. Algunos calentadores, por el contrario, muestran sus ventajas precisamente a presiones elevadas.
Como puede ver, hay muchas deficiencias. Por lo tanto, un sistema de calefacción de tipo cerrado se considera más perfecto. Pero utiliza un tanque de expansión completamente diferente.
Tanque de expansión para sistema de calefacción de tipo cerrado
Las principales ventajas de un tanque de este tipo pueden considerarse su compacidad y la capacidad de instalarse en cualquier parte del sistema de calefacción. El hecho de que a menudo se dibuje en diagramas montados en la tubería de "retorno" en las inmediaciones de la unidad de bombeo es, de hecho, la posición recomendada. Pero no hay restricciones serias en la elección de un lugar diferente.
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El hecho de que el tanque esté sellado significa que la presión en el sistema puede subir a niveles muy significativos. Esto predetermina la necesidad de un "grupo de seguridad" en el circuito. Este grupo incluye tradicionalmente una válvula de seguridad ajustada a un determinado umbral de presión superior, automático salida de aire y dispositivo de control y medición - manómetro o manómetro conjunto con termómetro.
Es poco probable que esto se pueda atribuir completamente a las deficiencias; más bien, estas son las características operativas del sistema. Entonces, el único "menos" de un tanque de expansión cerrado puede considerarse la necesidad de comprarlo. Pero no es pecado pagar por la comodidad de usar el sistema.
Por cierto, muchas calderas de calefacción modernas, especialmente las de pared, ya están inicialmente equipadas con un tanque de expansión incorporado del volumen requerido. Así que no tienes que comprar ni instalar nada.
El dispositivo y el principio de funcionamiento del tanque de expansión para un sistema de calefacción cerrado.
El dispositivo del tanque es bastante simple. El diseño puede variar ligeramente, pero el principio es el mismo en todos los modelos.
Y el principio es que el volumen sellado herméticamente está dividido en dos cámaras por una partición elástica. Una de las cámaras, la de agua, está conectada a través de un ramal al circuito del sistema que se calienta. El segundo es el aire, en el que se crea preliminarmente un cierto nivel de presión.
El dispositivo se puede ilustrar con el siguiente diagrama:
El cuerpo del tanque (pos. 1) suele ser una estructura metálica estampada prefabricada. La forma cilíndrica es "clásica", pero hay otras opciones, en el interior las paredes se tratan con un compuesto anticorrosión, en el exterior se aplica una capa protectora de esmalte. El color debe ser rojo. El caso es que a la venta se presentan y tanques acumuladores hidraulicos, que tanto exteriormente como en su estructura difieren poco de los de expansión. Pero su color azul indica que ellos no calculado para trabajar a altas temperaturas. Así que no hay intercambiabilidad completa aquí.
La carcasa debe tener instalada una tubería roscada (pos. 2), a través de la cual se conectará el tanque de expansión al circuito de calefacción. Algunos fabricantes completan inmediatamente sus productos con accesorios con una tuerca de unión americana; esto facilitará aún más el proceso de instalación del tanque.
En el lado opuesto del cuerpo, suele haber un niple o carrete (pos. 3), muy similar a una válvula de bicicleta, a través del cual se bombea la cámara de aire al nivel de presión requerido en ella.
La parte principal de este diseño es la membrana (pos. 6), que divide el volumen interno del tanque en dos cámaras. Está hecho de un material con alta elasticidad y una tasa de difusión extremadamente baja. Anteriormente, el caucho se usaba con más frecuencia para estos fines, pero tales membranas aún no diferían en la durabilidad. Los dispositivos modernos suelen utilizar etileno propileno o butilo.
Entonces, la membrana divide el tanque en una cámara de agua (pos. 4), ubicada en el costado de la tubería de derivación, y una cámara de aire (pos. 5), desde el costado del niple. Y el volumen de estas cámaras es un valor variable.
- Como ya se mencionó, se crea preliminarmente un exceso de presión en la cámara de aire (generalmente en el rango de 1 a 1,5 atmósferas). Bajo su influencia, la membrana desciende y la cámara de agua tiene un volumen mínimo hasta que se llena el sistema.
- El sistema se llena de refrigerante y se pone en marcha. En este caso, se crea una cierta presión de trabajo en el circuito (óptima para este sistema). Al mismo tiempo, la membrana se dobla un poco: el volumen de la cámara de agua ha aumentado.
- A medida que se calienta, el refrigerante aumenta de volumen. El único lugar en el sistema donde puede caber este "excedente" es la cámara de agua del tanque. Esto significa que su volumen aumenta aún más, y en la cámara de aire, que ha disminuido significativamente debido a esto, aumenta la presión del gas.
- El refrigerante se enfría, disminuyendo en volumen total: la presión del gas presiona la membrana hacia abajo. Es decir, en cualquier momento que se logre el equilibrio necesario, se mantiene el valor de presión óptimo en el sistema.
- Bueno, si algo salió mal y el refrigerante no tiene dónde expandirse (por ejemplo, la automatización termostática del sistema falló), entonces la válvula de seguridad del "grupo de seguridad" funcionará, purgará el exceso de líquido y restablecerá el equilibrio, hasta que la causa es identificada y eliminada.
Por cierto, en algunos modelos de tanques de expansión, se proporciona una válvula de seguridad en su propio diseño.
La membrana también puede tener una forma diferente. Por lo tanto, los tanques tipo globo son ampliamente utilizados. Las características de su dispositivo se muestran en el siguiente diagrama.
En tales tanques, la membrana está hecha en forma de globo elástico (pos. 1), cuyos bordes se fijan herméticamente en la brida con el tubo de entrada (pos. 2). De hecho, este cilindro se convierte en la cámara de agua del tanque. Y el resto del espacio es una cámara de aire (pos. 3) con una presión preestablecida. Cuando el refrigerante se expande, las paredes del cilindro se estiran, adquiere forma de pera (fragmento a la derecha). El volumen de la cámara de aire disminuye, la presión en ella crece, y luego todo, como ya está descrito ejemplo anterior.
Por cierto, estos tanques son bastante populares porque no es difícil reemplazar una membrana que se ha salido de una posición de pie en ellos, gracias a su montaje con brida. Los tanques de membrana muy a menudo simplemente no están sujetos a reparación.
¿Qué volumen debe tener el depósito de expansión en un sistema de calefacción cerrado?
A la venta hay líneas de modelos de tanques de expansión con una amplia variedad de volúmenes. para cual elegir su sistemas? Para determinar este parámetro, lo mejor es hacer un pequeño cálculo.
La fórmula para los cálculos es:
Vsegundo =Vcon ×k / D
Vamos a descifrar la notación:
VB- volumen del depósito deseado (mínimo).
VCon- el volumen total del sistema de calefacción. Cómo se puede determinar ya se ha discutido anteriormente.
k- coeficiente de dilatación térmica del refrigerante.
Aquí - un poco más. El hecho es que si se usa anticongelante en lugar de agua, los indicadores de expansión pueden ser completamente diferentes y dependen tanto de la temperatura como de la concentración de aditivos de glicol.
La siguiente tabla le ayudará a elegir el valor correcto:
| Temperatura de calentamiento del portador de calor, °С | Contenido de glicol, % | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0% (agua) | 10% | 20% | 30% | 40% | 50% | 70% | 90% | |
| 0 | 0.00013 | 0.0032 | 0.0064 | 0.0096 | 0.0128 | 0.016 | 0.0224 | 0.0288 |
| 10 | 0.00027 | 0.0034 | 0.0066 | 0.0098 | 0.013 | 0.0162 | 0.0226 | 0.029 |
| 20 | 0.00177 | 0.0048 | 0.008 | 0.0112 | 0.0144 | 0.0176 | 0.024 | 0.0304 |
| 30 | 0.00435 | 0.0074 | 0.0106 | 0.0138 | 0.017 | 0.0202 | 0.0266 | 0.033 |
| 40 | 0.0078 | 0.0109 | 0.0141 | 0.0173 | 0.0205 | 0.0237 | 0.0301 | 0.0365 |
| 50 | 0.0121 | 0.0151 | 0.0183 | 0.0215 | 0.0247 | 0.0279 | 0.0343 | 0.0407 |
| 60 | 0.0171 | 0.0201 | 0.0232 | 0.0263 | 0.0294 | 0.0325 | 0.0387 | 0.0449 |
| 70 | 0.0227 | 0.0258 | 0.0288 | 0.0318 | 0.0348 | 0.0378 | 0.0438 | 0.0498 |
| 80 | 0.029 | 0.032 | 0.0349 | 0.0378 | 0.0407 | 0.0436 | 0.0494 | 0.0552 |
| 90 | 0.0359 | 0.0389 | 0.0417 | 0.0445 | 0.0473 | 0.0501 | 0.0557 | 0.0613 |
| 100 | 0.0434 | 0.0465 | 0.0491 | 0.0517 | 0.0543 | 0.0569 | 0.0621 | 0.0729 |
D- coeficiente de eficiencia del vaso de expansión. Este, a su vez, viene determinado por la siguiente fórmula:
D = (qm – qB ) / (qm + 1)
Bajo las designaciones de letras están las siguientes cantidades:
qm- el umbral superior de la presión permitida en el sistema de calefacción. Es decir, este es exactamente el indicador bajo el cual se ajusta la fuerza de actuación de la válvula de seguridad en el "grupo de seguridad".
Qb- presión precreada en la cámara de aire del vaso de expansión. Si el tanque ya tiene dicho intercambio, este valor se indicará en el pasaporte. Pero a menudo la presión se ajusta de forma independiente mediante una bomba de coche convencional y se controla mediante un manómetro de coche. El valor ya se ha mencionado, por regla general, en el rango de 1,0 a 1,5 atmósferas.
Para no obligar al lector a realizar cálculos manualmente, a continuación se muestra una práctica calculadora que realizará el cálculo en solo unos segundos.