Alles over het expansievat voor verwarming: waarom is het nodig, hoe werkt het en hoe kiest u er een?

Door de fysische eigenschappen van een koelvloeistof kan deze vloeistof praktisch niet worden samengedrukt. Een poging om het volume zelfs maar enigszins te verminderen, leidt onmiddellijk tot een scherpe druksprong. Water, wanneer het wordt verwarmd in het bereik van 20 tot 90 ° C, zet uit. Deze twee eigenschappen verklaren de noodzaak om in het systeem ruimte toe te wijzen voor het "ademen" van het koelmiddel. Een expansievat voor verwarming moet zorgen voor de veilige en betrouwbare werking van alle componenten van het technische systeem. De duur van de werking hangt rechtstreeks af van de vraag of dit element correct is geselecteerd en geïnstalleerd.

Soorten expansietanks en hun vergelijking

In het verwarmingssysteem kunnen verschillende soorten expansievaten worden geïnstalleerd.

Open expansievaten

Een open expansievat is een open tank waarin u altijd koelvloeistof kunt bijvullen. Het heeft geen afsluitkleppen, een rubberen membraan en zelfs geen deksel nodig. Meestal wordt een emmer erdoorheen “toegevoegd” aan de systeemvloeistof, hoewel een waterkraan altijd uit de watertoevoer kan worden gehaald.

Het werkschema van de open expansietank: 1 - tanklichaam; 2 - koelvloeistofniveau; 3 - koude pijp; 4 - downpipe; 5 - veiligheidsklep; 6 - afsluitklep; 7 - het hoogste punt in de stijgbuis van de buis van het verwarmingssysteem

Enkele decennia geleden werden op grote schaal open structuren gebruikt die de verandering in het volume van het koelmiddel tijdens natuurlijke circulatie compenseerden. Constante monitoring van het vloeistofpeil en het "bijvullen", installatieproblemen op het toppunt, lage druk en metaalcorrosie - dit alles leidde tot het naar voren komen van gesloten systemen en tanks.

Afgesloten expansievaten

Waar het koelmiddel door de pomp circuleert, installeren ze gesloten tanks, in de volksmond ook wel 'diafragma's' genoemd. Het is altijd rood geverfd en vertegenwoordigt structureel een verzegelde container, waarin een membraan van technisch rubber is geïnstalleerd. Maar in de blauwe tanks, ontworpen om de warmwatervoorziening te organiseren, wordt minder duurzaam voedselrubber gebruikt.

De inrichting van de expansietank is als volgt: een membraan in de vorm van een cilinder of membraan verdeelt de tank in twee delen. Inert gas of lucht wordt in de bovenste gepompt en de andere wordt omgeleid voor overtollige koelvloeistof.

Bij toenemende temperatuur komt het overtollige expanderende koelmiddel in de tank. Het volume van de luchtkamer neemt af en de druk in de kamer met lucht neemt toe, wat de hoge druk in het systeem alleen maar compenseert. Bij een verlaging van de temperatuur van het koelmiddel wordt het omgekeerde proces waargenomen.

Bij lage koelvloeistoftemperatuur is de tank leeg en neemt het membraan het maximaal mogelijke volume in. Bij verhitting begint de vloeistof de holte tussen het membraan en de container te vullen. Afkoelen, het koelmiddel wordt samengeperst en lucht begint het terug in het systeem te "duwen"

Het gesloten expansievat van het verwarmingssysteem kan worden uitgerust met een flens (vervangbaar) of niet-vervangbaar membraan. Het enige, maar belangrijke voordeel van het laatste type zijn de lage kosten. Het membraan is stevig bevestigd rond de omtrek van de tank. In de beginpositie wordt het naar het binnenoppervlak gedrukt, net zoals het gas het hele volume vulde. Als er koelvloeistof in het expansievat komt, neemt de druk toe.

Bij het opstarten van het systeem bestaat het risico van scheuren van het diafragma, aangezien de druk sterk stijgt. In de toekomst veranderen de metingen op de manometer soepel en vormen geen bedreiging voor de integriteit ervan.

Om schade aan het membraan te voorkomen, wordt bij grote verwarmingssystemen de druk bewaakt met een manometer. De veiligheidsklep wordt geactiveerd wanneer de maximaal toegestane waarde is bereikt. Meestal varieert het van drie en een half tot vier bars voor privéwoningen.

Een flensexpansievat heeft verschillende voordelen:

• de maximale druk is veel groter dan die van een tank met een niet-vervangbaar membraan;
• de mogelijkheid om het membraan door de flens te vervangen in geval van schade of breuk;
• verticale en horizontale uitvoering van producten. Dit geeft meer accommodatiemogelijkheden in een kleine stookruimte.

Wat is beter - open of gesloten?

Als we de operationele en consumenteneigenschappen van open en gesloten typen vergelijken, bewijzen de volgende feiten het voordeel van de laatste:

• een gesloten tank wordt niet gedragen, daarom is het mogelijk om op leidingen te besparen;
• membraantanks kleinere afmetingen hebben;
• het koelmiddel uit de gesloten tank zal niet precies verdampen;
• minimaal warmteverlies, in tegenstelling tot de open tank die extra isolatie vereist;
• bescherming van leidingen en systeemcomponenten tegen corrosie, wat wordt verzekerd door een gebrek aan lucht;
• een gesloten verwarmingssysteem kan onder hoge druk werken, terwijl een open verwarming alleen bij lage;
• membraan operationele kosten lager dan die van een open tank.

Maar over het algemeen natuurlijk - u kiest.

Voordat u een expansievat voor verwarming koopt, moet u de juiste berekeningen uitvoeren en het systeem ontwerpen. Lees hier meer over in ons materiaal:https://neo.aquatechn.com/nl/voprosy/kak-rasschitat-rasshiritelniy-bak.html.

.

Plaats de tank in het verwarmingssysteem

Het expansievat van het verwarmingssysteem compenseert de toename van het volume van het koelmiddel als gevolg van de thermische uitzetting.

Als een gedwongen circulatiedan is de druk op het aansluitpunt van de unit gelijk aan de statische druk op dit punt bij een gegeven temperatuur (de regel is alleen van toepassing als er één membraan is). Als we aannemen dat het gaat veranderen, blijkt dat in een gesloten systeem uit het niets een bepaalde hoeveelheid vloeistof is opgekomen. Dit is in strijd met het gezond verstand.

Een open verwarmingssysteem is een vat met een complexe vorm met specifieke convectiestromen. Alle knooppunten moeten zorgen voor een snelle stijging van de hete warmtedrager naar het bovenste punt en de daaropvolgende zwaartekrachtafvoer via radiatoren in de ketel. Bovendien mag het ontwerp van het systeem de beweging van luchtbellen niet belemmeren.

In dit geval bevindt het expansievat zich altijd op het hoogste punt van het eenpijpsysteem, meestal bovenaan het booster-verdeelstuk.

Berekening van het volume van de expansievatverwarming

Er zijn verschillende manieren om het volume van het expansievat te bepalen. Allereerst bieden talrijke ontwerpbureaus en individuele specialisten hun diensten aan.Ze gebruiken speciale software voor berekeningen, waarmee u rekening kunt houden met alle factoren die de stabiele werking van het verwarmingssysteem beïnvloeden. Dit is natuurlijk allemaal prachtig, maar duur.

Ten tweede is het mogelijk om de expansietank onafhankelijk te berekenen volgens de formules. Hier moet u bijzonder voorzichtig zijn, aangezien de kleinste fout de uiteindelijke waarden aanzienlijk kan verstoren. Alles wordt in aanmerking genomen: het volume van het verwarmingssysteem, het type koelmiddel en de fysieke kenmerken, druk.

Ten derde kunt u online rekenmachines gebruiken om berekeningen uit te voeren. In dit geval is het echter beter om de resultaten van verschillende bronnen nogmaals te controleren om de mogelijkheid van onjuiste paginabewerking uit te sluiten.

Ten vierde kunt u met het oog schatten - het specifieke vermogen van het verwarmingssysteem is gelijk aan 15 l / kW. Dit zijn indicatieve cijfers. Deze methode is alleen geschikt in het stadium van een haalbaarheidsonderzoek. Direct voor de aankoop worden noodzakelijkerwijs nauwkeurigere berekeningen uitgevoerd.

Methode # 1 - berekening door formules

De basisformule voor de berekening is als volgt:

waarbij C het totale volume koelmiddel in het verwarmingssysteem is, l;
Pa min - aanpassing van (initiële) absolute druk in het expansievat, bar;
Pa max - maximale (limiet) absolute druk, die mogelijk is in het expansievat, bar.

Bij het berekenen van het totale volume van het verwarmingssysteem wordt rekening gehouden met alle leidingen en radiatoren, vloerverwarming en de ketel, evenals andere elementen. Geschatte waarden worden weergegeven in de tabel:

Notitie:
* zonder rekening te houden met het volume van ophopende vloeistoffen;
** gemiddelde waarde.

De tabel toont de waarden van de coëfficiënt βt - een indicator van de thermische uitzetting van het koelmiddel, die overeenkomt met het maximale temperatuurverschil in het werkende en niet-werkende systeem.

Nu berekenen we Pa min en Pa max volgens de formules:

De eerste formule berekent de absolute insteldruk (h2 wordt vervangen door een minteken wanneer de tank zich onder het invoegpunt bevindt). De tweede formule bepaalt de absoluut maximaal mogelijke druk in het expansievat.

Methode # 2 - online rekenmachine voor berekening

Om het volume van het expansievat te berekenen, kunt u de online calculator gebruiken. Er zijn er veel.

* - het is beter om de meest nauwkeurige figuur te nemen. Als er geen gegevens zijn, is 1 kW vermogen 15 l;
** - moet gelijk zijn aan de statische druk van het verwarmingssysteem (0,5 bar = 5 m);
*** - dit is de druk waarbij de veiligheidsklep wordt geactiveerd.

Deze techniek is sterk vereenvoudigd en is alleen geschikt voor het berekenen van individuele verwarmingssystemen. Stap voor stap zullen we het schema analyseren aan de hand van een specifiek voorbeeld:

1. we bepalen het type koelmiddel: in dit geval is het water. De thermische uitzettingscoëfficiënt is 0,034 bij een temperatuur van 85 ° C;
2. we berekenen het volume koelmiddel in het systeem. Voor een ketel van 40 kW is het watervolume bijvoorbeeld 600 liter (15 liter per 1 kW vermogen). Het is mogelijk, en dit zal een nauwkeuriger cijfer zijn, om het volume koelmiddel in de ketel, leidingen en radiatoren samen te vatten (als dergelijke gegevens beschikbaar zijn);
3. de maximaal toelaatbare druk in het systeem wordt bepaald door de drempelwaarde waarbij de veiligheidsklep wordt geactiveerd;
4. laaddruk (aanvankelijk) van het expansievat kan groter zijn dan of gelijk zijn aan (maar in geen geval niet minder dan) de hydrostatische druk van het verwarmingssysteem op het punt van inbrengen van het membraan;
5. expansievolume (V) wordt berekend met de formule V = (C * βt) / (1- (Pmin / Pmax));
6. rond het geschatte volume af (dit heeft op geen enkele manier invloed op het systeem).

Het expansievat is zo gekozen om dit berekende volume te compenseren (zie tabel):

De koelmiddelvulfactor van het expansievat wordt bepaald volgens de tabel op basis van een combinatie van de maximale en initiële drukwaarden. Verder wordt het berekende volume vermenigvuldigd met een coëfficiënt en het resulterende cijfer is het aanbevolen volume van het membraan

Membraanexpansievaten kunnen worden gebruikt bij het installeren van een gesloten verwarmingssysteem. Lees erover in ons volgende artikel:https://neo.aquatechn.com/nl/otoplenie/razvodka-otopitelnoj-sistemy/zakrytaya-sistema-otopleniya.html.

Laatste paar tips

Een belangrijk criterium bij het kiezen van een expansievat is de instelling van de veiligheidsklep (veiligheidsklep), wat een verplicht element is voor de uitbreidingseenheid (SP 41-101-95 "Ontwerp van verwarmingspunten"). De drempelwaarde waarna de beveiliging wordt geactiveerd is 10% hoger dan de acceptabele waarde voor de "zwakste schakel" van het systeem (dergelijke instellingen houden rekening met het verschil in de hoogte van het membraan en de klep).

Om de maximaal toelaatbare druk in het systeem te kunnen regelen, geeft u de voorkeur aan kleppen die kunnen worden aangepast. Een verplichte vereiste voor al dergelijke beschermende apparaten is de aanwezigheid van een "detonatie" -apparaat (geforceerde opening). Hiermee kunt u periodiek de werking van de klep controleren en voorkomen dat de klep blijft kleven.

De selectie van het expansievat wordt uitgevoerd rekening houdend met de kwaliteit, diffusieweerstand en operationele kenmerken van het membraan (diafragma), het bereik van bedrijfstemperaturen en de levensduur. Zorg ervoor dat de drempeldrukwaarden in de ketel en tank overeenkomen, en controleer ook of het membraan voldoet aan de veiligheids- en kwaliteitseisen voor dergelijke units.