Sezioni dell’articolo
- Perché hai bisogno di un vaso di espansione?
- Differenze strutturali tra serbatoi di diversi tipi
- Come calcolare i parametri del serbatoio per il tuo sistema
- Installazione, regolazione e riparazione
Nessun sistema di riscaldamento a liquido funzionerà senza un vaso di espansione. Calcolare correttamente il volume e determinarne il tipo è uno dei compiti principali quando si progetta il riscaldamento per una casa privata, e oggi tratteremo questo argomento in modo più dettagliato..
Perché hai bisogno di un vaso di espansione?
Come sapete, i liquidi sono molto riluttanti a ridursi, ma quando la temperatura aumenta, il loro stato energetico interno aumenta, la distanza tra le molecole aumenta, il che si traduce in un aumento molto significativo del volume.
Per riferimento: quando si riscaldano 50 litri d’acqua da 20 a 80 ° C, il suo volume aumenterà di quasi un litro e mezzo. Non tanto, a prima vista, ma pensa se lo spostamento del tuo impianto di riscaldamento può aumentare dello stesso valore o, in altre parole, del volume interno totale di tubi, radiatori e scambiatore di calore della caldaia..
In pratica, un tale aumento di volume si traduce in una pressione di oltre 200 atmosfere, che a sua volta dipende dalla capacità della “nave” di allungarsi alle dimensioni richieste. Ma la pressione specifica, infatti, non è così importante, perché il punto critico per l’intero sistema è determinato dalla forza della connessione idraulica più debole. E la resistenza alla trazione per la maggior parte dei raccordi e dei rubinetti raramente supera i 5-7 MPa, ovvero un sistema a tenuta stagna è garantito per non funzionare diverse ore dopo l’accensione della caldaia.
Per compensare l’espansione volumetrica nel sistema, deve essere presente un vaso di espansione. Il suo dispositivo può essere chiuso o aperto.
Differenze strutturali tra serbatoi di diversi tipi
Un vaso di espansione aperto è un contenitore convenzionale installato nel punto più alto del circuito di riscaldamento. Il suo volume è molto piccolo ed è almeno pari alla differenza tra il volume del liquido freddo e quello riscaldato..
Un serbatoio aperto non è del tutto conveniente: l’acqua evapora da esso e deve essere riempito periodicamente. E poiché tali espansori sono raramente tenuti al chiuso, è necessario esaminare periodicamente l’attico. Ora immagina cosa accadrà se l’acqua nel serbatoio si congela e il sistema si trasforma improvvisamente in chiuso a causa di una ghiacciaia? Ma è in grado di resistere a dozzine di atmosfere.
Esiste, tuttavia, un altro metodo per organizzare un serbatoio aperto: il raccordo nella parte superiore del sistema è collegato con un sottile tubo di silicone a un contenitore aperto in piedi sul pavimento. Quando si espande, l’acqua in eccesso viene espulsa dal circuito e quando il volume diminuisce, viene espulsa dalla pressione atmosferica. È solo importante avvolgere un dado pesante all’estremità del tubo in modo che sia sempre immerso nell’acqua. Lo svantaggio di questo metodo è che l’aria non può lasciare liberamente il sistema, ma per questo ci sono rubinetti Mayevsky.
I serbatoi chiusi sono progettati in modo completamente diverso. All’interno del corpo c’è un vaso elastico – un bulbo di gomma, mentre il corpo stesso è completamente sigillato. O la pera o lo spazio residuo hanno una connessione diretta al circuito di riscaldamento. Una volta riscaldata, l’acqua, come dovrebbe, continuerà ad espandersi, ma ora questa differenza di volume sarà rilevata dall’aria, che sarà anche compressa, ma la pressione non aumenterà molto, solo di 0,5-1 bar.
1 – valvola per il pompaggio dell’aria; 2 – camera d’aria; 3 – membrana con portatore di calore; 4 – tubo di diramazione filettato per collegamento all’impianto di riscaldamento
Ma c’è un avvertimento importante qui: un serbatoio chiuso rende anche l’intero sistema chiuso. Nel punto superiore del sistema aperto, la pressione era uguale a quella atmosferica, e nel punto inferiore, un certo numero di millimetri della colonna d’acqua veniva aggiunto a questo valore, corrispondente alla differenza di livello tra i punti del sistema. In un sistema chiuso, la pressione nel punto superiore è zero, cioè non è eccessiva e, a causa di ciò, possono sorgere problemi..
Come calcolare i parametri del serbatoio per il tuo sistema
Si potrebbe sostenere che con la presenza di circolazione forzata, la differenza di pressione non ha importanza, ma questo è tutt’altro che vero. Il motivo più ovvio: se l’aria che entra nei radiatori di livello superiore non è sotto una pressione sufficiente, allora non sarà in grado di lasciarli e seguire un punto ancora più alto del sistema. Inoltre, le apparecchiature di riscaldamento devono essere utilizzate nelle condizioni specificate dal produttore, quasi ognuna di esse imposta la pressione di esercizio di 1,3–2 bar.
È molto facile calcolare un serbatoio aperto. Abbiamo detto che se riscaldato a 60 ° C, viene aggiunta un’altra metà a 50 litri di acqua, ovvero, per un sistema da 100 litri, l’aumento sarà pari a tre litri. Questa è una relazione completamente lineare che è facile da usare.
Questo non è il caso di un serbatoio chiuso. Con la sovrapressione, il coefficiente di espansione dei liquidi cambia e questo è particolarmente importante se non si utilizza acqua come vettore di calore. Si noti che durante il normale funzionamento, il serbatoio dovrebbe essere mezzo pieno..
Il volume del vaso di espansione si ottiene se si divide il prodotto dello spostamento del sistema, la differenza di temperatura e il coefficiente di espansione volumetrica del liquido di raffreddamento per il rapporto tra la massima pressione di esercizio e il minimo, sottratto da uno. La pressione minima è la pressione al centro del serbatoio quando il sistema viene riempito senza acqua in eccesso. La pressione massima è determinata dal produttore dell’apparecchiatura di riscaldamento e, di conseguenza, impostando la valvola di sicurezza.
Si noti che questo esempio presuppone che sia la valvola di scarico che il serbatoio siano installati nello stesso punto del sistema, il punto più basso. Ad esempio, prendiamo un sistema con un dislivello di 4 metri e uno spostamento di 200 litri. Innanzitutto, calcoliamo l’aumento di volume:
- 200 l 0.00045 (80 ° C – 20 ° C) = 5,4 litri.
La pressione minima per il centro del serbatoio sarà 0,28 atm, se il suo centro è un metro più in alto del punto inferiore del sistema, prenderemo il massimo come 4,5 atm. Dividendo la pressione minima per il massimo, otteniamo 0,06 e sottraendo questo rapporto dall’unità, otteniamo 0,94. Pertanto, il volume minimo di un serbatoio chiuso sarà di poco superiore ai 5 litri e con un margine di sicurezza del 25% – 6,3 litri. Poiché prevediamo di mantenere il serbatoio mezzo pieno, il volume minimo dovrebbe essere di 10-12 litri.
Installazione, regolazione e riparazione
Tecnicamente, il serbatoio può tagliare in qualsiasi punto del sistema ed essere installato ad un’altezza arbitraria, ma questi valori devono essere predeterminati dal progetto. Per il collegamento al sistema di riscaldamento, viene solitamente utilizzato lo stesso materiale utilizzato nelle tubazioni del locale caldaia, ma ciò viene fatto per ridurre i costi.
Una valvola di scarico regolabile è solitamente posizionata appena sotto il serbatoio, il che semplifica notevolmente i calcoli. Quando si riempie il sistema di acqua, la pressione in eccesso viene creata da una pompa dell’acqua e la pressione corrente nel serbatoio viene controllata da un manometro dell’auto attraverso una bobina.
Se nel tempo il serbatoio diventa inutilizzabile, questo viene determinato da un manometro idraulico, che viene tagliato vicino alla caldaia. Con un serbatoio difettoso, la differenza tra le pressioni del sistema negli stati freddo e caldo sarà molto maggiore dell’intervallo operativo di 1–1,5 atm. Il problema viene risolto sostituendo completamente il serbatoio o riparandolo rimuovendo la membrana scoppiata e installando uno nuovo.
Quest’ultimo, a proposito, è impossibile se il serbatoio non ha una flangia per la manutenzione, a volte questo criterio è molto importante nella scelta, specialmente se vengono utilizzati fluidi aggressivi come vettore di calore. In ogni caso, si consiglia di installare il serbatoio attraverso le valvole di intercettazione in modo da non scaricare l’intero sistema durante la sostituzione..
Ciao! Mi chiedo come posso calcolare il volume di un serbatoio aperto o chiuso per il sistema di riscaldamento. Inoltre, avete suggerimenti per una riparazione fai-da-te? Grazie in anticipo per l’aiuto!