Depósito de expansión del sistema de calefacción: dispositivo, cálculo y selección de la mejor opción.

Un tanque de expansión del sistema de calefacción correctamente seleccionado e instalado correctamente no permitirá su falla, mantendrá la presión al nivel requerido. Se necesita como reserva para expandir el agua cuando se calienta. Dependiendo del tipo de sistema, el expansor incorporado puede estar abierto o cerrado.

Hablaremos sobre cómo elegir una capacidad de reserva dependiendo del esquema de calefacción que se esté creando. El artículo que presentamos describe las características de diseño y los detalles de la instalación de expansores. Se dan recomendaciones, cuya observancia garantizará el funcionamiento ideal del circuito de calefacción de cualquier tipo.

Abrir tanques de expansión

Una característica de diseño de los expansores de tipo abierto es el contacto del refrigerante con la atmósfera. La circulación en sistemas con un expansor de este tipo es convección. Cuando se calienta, el volumen de líquido aumenta, su exceso es absorbido por el tanque de reserva.

Con una caída en los indicadores de temperatura, el líquido regresa por gravedad, bajo la influencia de la gravedad.

Debido a la presión cero en el tanque, el dispositivo no requiere una estructura metálica sólida, por lo tanto:

• cualquier metal se utiliza en la fabricación de la caja;
• se puede usar un recipiente listo hecho de plástico resistente al calor;
• No es importante la forma del tanque.

En las casas de verano, dicho equipo puede ensamblarse con medios improvisados. Como contenedor, puede usar un recipiente o barril de plástico equipado con un tubo receptor y una salida para el desbordamiento.

Los expansores de tipo abierto se pueden hacer en forma de un tanque rectangular con una tapa sin presión en el plano superior

Exteriormente, es un tanque de metal ordinario, cuyo plano superior está equipado con una abertura para dar servicio y agregar líquido.La cubierta a prueba de fugas proporciona una protección anti-obstrucción. Los sujetadores se proporcionan en la parte inferior o en el plano lateral.

Los sistemas de calefacción abiertos se utilizan en edificios de poca altura, donde el volumen de refrigerante y la longitud de las comunicaciones de calefacción son relativamente pequeños.

Los requisitos de instalación son simples:

• el expansor se coloca a la altura máxima, en la línea de suministro;
• la alimentación está conectada al tanque a través de la tubería;
• Para drenar el exceso de líquido, se realiza una derivación por desbordamiento por encima del nivel calculado.

Para garantizar la circulación por gravedad, se recomienda utilizar tuberías más grandes para la instalación.

Se coloca una estructura abierta en el punto superior, desde donde el líquido fluye por gravedad.

Por lo general, intentan montar el tanque en una habitación con calefacción, equipado con un ático calentado, y si esto no es posible, entonces el tanque tendrá que estar aislado. La presencia de aislamiento no permitirá la congelación de líquidos y la pérdida de rendimiento del sistema.

Tanques de expansión cerrados

La especificidad estructural de las modificaciones de tanques cerrados es la estanqueidad total, lo que permite mantener la presión necesaria para la circulación en cualquier punto del sistema.

El tanque interior está dividido por una membrana en partes de aire y líquido. Cada uno de los compartimentos está completamente sellado: la mezcla que contiene nitrógeno de la sección de aire nunca se mezcla con el refrigerante que llena el compartimento líquido.

Principio de funcionamiento tanque de expansión cerrado radica en el hecho de que el líquido calentado del sistema es empujado hacia la parte líquida del tanque y comienza a presionar su parte contra la membrana sellada. La partición se deforma y actúa sobre la parte de aire, comprimiéndola.

Como resultado, el volumen de la cámara de aire del tanque disminuye y el gas que contiene se comprime. Esta situación contribuye a un aumento de la presión en el sistema. Tan pronto como la presión se normaliza, el refrigerante se empuja hacia atrás desde el compartimento de líquidos.

Si la presión aumenta rápidamente, cuando se alcanza un volumen crítico de líquido en el tanque, se activa una válvula de seguridad. Como resultado, se eliminará el exceso de refrigerante del tanque.

El diseño cerrado está completamente sellado, en su parte inferior hay una brida con una boquilla receptora, en la parte superior, una boquilla para llenar con gas

Dependiendo de la forma, todos los expansores cerrados para instalación en el sistema de calefacción se dividen en los siguientes tipos:

1. Esférico - Un tipo de diseño de membrana con una división elástica. Al recibir el líquido, se estira y absorbe todo el exceso de volumen. El tanque en sí tiene la apariencia de una cápsula esférica.
2. Oval - Otro tipo de elevadores hidráulicos de membrana. El cilindro del expansor se divide tradicionalmente por una membrana flexible en cámaras de gas y líquido, pero la configuración del cuerpo tiene una forma vertical ligeramente alargada.

Externamente, los extensores ovales son un cilindro cilíndrico pintado en rojo. Por un lado, se proporciona un pezón para crear presión en la cámara de gas, por otro lado, una tubería a través de la cual se conecta el sistema.

Las unidades de montaje están soldadas a la caja, lo que permite la instalación con bisagras del equipo y puede soportar su peso de trabajo. La modificación esférica del tanque difiere del óvalo solo en forma.

Según las variedades, los expansores cerrados de membrana se dividen en modificaciones de diafragma y globo

En sistemas cerrados, la circulación por gravedad no puede proporcionar el nivel de presión requerido. Por lo tanto, el diseño incluye bomba de circulación.

El expansor en sí puede instalarse en cualquier parte del sistema, pero al realizar el trabajo de instalación, es recomendable tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

• El mejor lugar para la instalación es la línea de retorno, hasta el punto de la bomba;
• es mejor llevar el suministro de refrigerante desde arriba, lo que reducirá la penetración de aire y mantendrá el rendimiento cuando la membrana esté dañada;
• La falta del volumen principal se puede compensar instalando un expansor adicional con una capacidad menor.

Al instalar, no está prohibido tener en cuenta el interior de la habitación, si es necesario. Para controlar el nivel presión en el sistema de calefacción El expansor debe estar equipado con un manómetro.

Por lo general, se coloca un expansor cerrado frente a la caldera, hacia el sitio de instalación de la bomba de circulación.

La posibilidad de colocarlo cerca de la caldera elimina el problema de la necesidad de aislar el tanque. El equipo está ubicado en una habitación cálida, lo que garantiza su facilidad de uso.

¿Qué diseño es mejor?

Los sistemas, según el dispositivo y el material del tanque de expansión, difieren en la lista de pros y contras. Pero, según expertos y usuarios experimentados, las ventajas en funcionalidad están del lado de las opciones cerradas.

Pros y contras de un tanque abierto

El sistema de flujo automático requiere tuberías más grandes, lo que a su vez aumenta los costos directamente. Presupuesto de liquidación sistema de calefacción abierto con un expansor sin presión aumenta ligeramente, aunque sigue siendo relativamente pequeño.

Las principales ventajas de esta opción son la simplicidad, además del bajo costo de los componentes y el trabajo de instalación. Otra característica positiva es la falta de necesidad de controlar el nivel de presión.

Se puede ensamblar un expansor de tipo abierto para sistemas pequeños a partir de medios improvisados, su instalación también será simple

Sin embargo, hay muchos más inconvenientes:

• el uso de no congelación es peligroso debido a los humos tóxicos;
• las opciones de montaje están limitadas solo por el punto superior del sistema;
• el contacto constante con la atmósfera aumenta el riesgo de congestión de aire y corrosión;
• calentamiento lento
• las diferencias de temperatura que acompañan la circulación por convección aceleran el desgaste del equipo;
• utilizado en la calefacción de edificios de baja altura, un máximo de dos pisos;
• Gran pérdida de calor y consumo de energía para calefacción.

Otro inconveniente del sistema abierto es la pérdida por evaporación y desbordamiento. Por lo tanto, al instalar el tanque, se debe tener cuidado con la disponibilidad del orificio de cobertura.

Pros y contras de un tanque cerrado

Si los expansores abiertos ganan en términos de precio y facilidad de instalación, entonces la funcionalidad es la fuerza de un tanque cerrado, que también se llama expaómetro. Se utilizan en la construcción sistemas de calefacción cerradosno tener contacto directo con la atmósfera.

Expansomats tienen las siguientes ventajas:

• la estanqueidad completa permite el uso de anticongelante;
• la ubicación del expansor no afecta el rendimiento del sistema;
• el aislamiento del interior del tanque minimiza la probabilidad de congestión de aire y corrosión;
• después de comenzar, el sistema se calienta más rápido, más sensible al ajuste de las condiciones de temperatura;
• una diferencia menor entre las condiciones operativas de las líneas de suministro y retorno, lo que como resultado aumenta el recurso operativo;
• no requiere la instalación de tuberías de gran diámetro, lo que ahorra en la construcción;
• no requiere atención constante al nivel y condición del fluido;
• la posibilidad de aplicación en sistemas diseñados para varios pisos;
• Pequeñas pérdidas de calor que reducen el costo de operación del equipo.

Al elegir expansores de este tipo, pueden ocurrir cilindros sellados con un diseño no separable. Si el diafragma funciona mal, el cilindro tendrá que ser reemplazado por uno nuevo.

Para controlar el nivel de presión de trabajo, se monta un manómetro en el cilindro; se instala un respiradero automático o mecánico para eliminar el exceso de aire.

De las desventajas, es importante tener en cuenta la complejidad del diseño, los requisitos especiales para los materiales que aumentan el costo del equipo. A esto podemos agregar la necesidad de un monitoreo constante de la presión y su recuperación si es necesario.

Reglas para calcular la capacidad del tanque

Un expansor de cualquier tipo será efectivo solo con la elección correcta de volumen. Para esto, se debe tener en cuenta la capacidad del líquido para expandirse durante el período de calentamiento. El agua en los anillos de calentamiento se expande al menos en un 3% del volumen total del sistema de agua, anticongelante, en casi un 5%.

Los líquidos se clasifican como medios incompresibles, por lo que el tanque debe proporcionarles una reserva suficiente para la expansión térmica con un cierto margen. Siempre que el circuito esté completamente lleno de refrigerante, incluso la expansión térmica en los volúmenes calculados puede conducir a la descarga de fluido a través de válvula de seguridad y derrame de refrigerante al piso.

Por lo tanto, para que el exceso de volumen del refrigerante en expansión no conduzca a accidentes, se adquieren tanques cerrados para pequeños circuitos en hogares privados, de modo que su volumen es el 10% del volumen total del refrigerante que circula por el sistema. Esta regla es válida para sistemas con una capacidad de hasta 150 litros.

Si se mueven más de 150 l de refrigerante a lo largo del anillo de calentamiento, entonces la capacidad del tanque cerrado se calcula multiplicando el volumen total del líquido por su coeficiente de expansión a temperaturas de operación específicas en el sistema.

Al valor obtenido, debe agregar el tamaño del obturador de agua, es decir El volumen de refrigerante formado en el tanque como resultado de la presión estándar de fluido estático. Para grandes anillos de calentamiento, este indicador, como regla, es igual al 0.5% del volumen total de refrigerante, para los pequeños con una capacidad de hasta 150 l, se toma el 20%.

La cantidad resultante se multiplica por un factor de corrección determinado por los valores de la presión preliminar y final en el sistema de calefacción. El preliminar se toma del cálculo de que 1 barra cae en 10 m de la altura del circuito. La presión final se forma como resultado del sistema.

El cálculo del volumen del tanque cerrado para grandes estructuras de calefacción complejas se ve así:

En los cálculos utilizados: Vn - volumen nominal del tanque cerrado; Ve es el volumen del refrigerante durante la expansión térmica (calculado por la fórmula del sistema V × n%, donde n es el coeficiente de expansión térmica del refrigerante); Vv - obturador de agua; po es la presión preliminar; pe - indicador de la presión final, igual al valor de la presión máxima de la válvula de seguridad menos 0.5 bar

La capacidad de tipo abierto no está estrictamente regulada por los estándares, pero hay una regla: el volumen del tanque abierto a la tubería de desbordamiento debe ser 3.5 - 4% del volumen total de refrigerante en el circuito de calefacción.

Tal evaluación es suficiente para una pequeña casa de campo, pero la estructura para la residencia permanente requerirá un cálculo más preciso. En primer lugar, debe averiguar el volumen total del sistema de calefacción.

Opciones para calcular la capacidad de calentamiento total

Este indicador se puede determinar con distintos grados de precisión de tres formas principales. En primer lugar, según la hoja de datos de la caldera. Por lo tanto, se necesitan aproximadamente 15 litros de líquido por unidad de capacidad del equipo de caldera. Para obtener los datos necesarios, necesita 15 veces la capacidad de la caldera indicada en la hoja de datos.

En segundo lugar, puede averiguar el volumen con un medidor de agua al llenar el sistema. Como relleno tiene en cuenta la cantidad de fluido utilizado. Esta es una opción más precisa y problemática.

El tercer método consiste en calcular el volumen total de todos los elementos del sistema de calefacción. Esta es la opción más precisa.La capacidad del intercambiador de calor de la caldera, radiadores, convectores, instrumentos de medición puede determinarse por las características del pasaporte. Para calcular la capacidad de las tuberías, se utilizan los datos de la tabla.

La tabla muestra las dimensiones de las tuberías en pulgadas y su volumen en litros por 1 metro, que se utiliza para resumir el volumen total

La tabla muestra el volumen de tuberías por metro de longitud, fabricado con los materiales más populares y modernos. El diámetro interior es en pulgadas de 0.5 a 1.5 unidades.

Otro método que dice ser altamente preciso es calcular mediante la fórmula:

Vtotal = π x D2 x L / 4,

Dónde:

• π es igual a 3.14;
• D - indica los parámetros del diámetro interno de la tubería;
• L: indica la longitud del sistema de tuberías.

Después de obtener los datos necesarios, se resumen y se obtiene el volumen total del sistema, que se utiliza en otros cálculos.

Pasos y fórmulas de un ciclo completo de cálculos para el diseño y organización de la calefacción de una casa privada. dado aquí. Le recomendamos que se familiarice con información útil.

Selección del tanque de expansión según la tabla

Si tiene los datos necesarios, se puede seleccionar la mejor opción para el expansor de acuerdo con la tabla de volúmenes y la presión de diseño.

El volumen total del sistema se calcula de acuerdo con el método especificado, los parámetros de presión son relevantes solo para modificaciones cerradas y se indican en la hoja de datos del equipo.

Los datos de la tabla le permiten elegir el volumen del expansor de 4 a 300 litros.

Esta opción no requiere cálculos especiales, excepto para calcular el volumen total del sistema. El uso de la mesa facilita y acelera enormemente la elección del expansor con la capacidad requerida del tanque.

Usando fórmulas para el cálculo

Si los datos de la tabla no son suficientes, es posible calcular el indicador necesario del volumen de la capacidad usted mismo.

Para hacer esto, use la siguiente fórmula:

Vb = Vc x k / D,

Dónde:

• Vb: denota la capacidad deseada del expansor;
• Vc es la capacidad total del sistema;
• k es el coeficiente de expansión del líquido durante el calentamiento;
• D es el coeficiente de eficiencia del expansor.

De los datos necesarios para el cálculo, los coeficientes k y D. permanecen desconocidos: el primero es el valor tabular y el segundo se calcula mediante una fórmula separada.

También existe una tabla de expansión de temperatura y se utiliza. Le permite determinar el coeficiente para sistemas con agua o anticongelante. El valor no es lineal; cambia con el calentamiento, dependiendo de la presencia y concentración de glicol en el líquido.

Usando estos datos, es posible determinar los parámetros del coeficiente de expansión del líquido durante el calentamiento (k), necesarios para calcular el volumen del cilindro de expansión

Para el agua, la concentración de etilenglicol se toma como "0", para el anticongelante la concentración se determina de acuerdo con los datos declarados por el fabricante. La temperatura de calentamiento se considera la temperatura de funcionamiento para un sistema particular.

Para calcular independientemente el coeficiente de eficiencia del tanque de expansión, se aplica la fórmula:

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

Dónde:

• Qm es la presión máxima del sistema de acuerdo con el umbral de funcionamiento del pasaporte de la válvula de seguridad;
• Qb - presión preliminar en la cámara de aire del expansor de acuerdo con la hoja de datos.

Si se desconoce el último parámetro, se mide bombeando o sangrando a través de una boquilla de cilindro.

Otros métodos de cálculo

Además de los cálculos independientes que utilizan fórmulas y tablas, existen métodos alternativos. Una opción de cálculo asequible es la ayuda de una calculadora en línea.

No faltan recursos de red que ofrecen el cálculo en línea del valor deseado. Son fáciles de encontrar por palabra clave

Otra opción para obtener los datos que necesita es ponerse en contacto con diseñadores profesionales. Esta es la forma más confiable, pero la precisión de la información recibida será bastante costosa.

Con las reglas para instalar y conectar expansores, el tipo cerrado y abierto introducirá siguiente articulodedicado a estos temas.

¿Cómo elegir el tanque de expansión adecuado?

Se recomienda determinar el tipo de sistema de calefacción en la etapa de planificación. La elección de un tanque generalmente se pospone por un período después de la construcción de la caja, cuando se monta el sistema, se conoce su volumen.

Al elegir la mejor opción para el tanque de expansión, se recomienda:

• centrarse en el volumen del tanque de expansión cerrado que excede el valor de la expansión térmica del refrigerante;
• al comprar, debe prestar atención a la conexión, la forma del contenedor y la ubicación de los conectores para los sujetadores; esto evitará sorpresas durante el proceso de instalación;
• Es importante prestar atención a las instrucciones en el caso, que contiene información útil de instalación y parámetros técnicos.

Al comprar, es mejor centrarse en un fabricante confiable, incluso si sus cilindros costarán más. Esta será la clave para la longevidad del sistema de calefacción, sin embargo, sujeto a una operación adecuada y un mantenimiento regular.

Antes de conectar, la presión preliminar en el compartimiento de gas del tanque de membrana se establece en un valor igual a la presión estática de la columna de refrigerante en el circuito de calefacción. El ajuste se realiza mediante la bomba de automóvil habitual, se controla mediante el manómetro.

Lo principal es no comprar un tanque de caldera para el sistema de calefacción: son completamente diferentes en sus características técnicas

No confunda expansores para sistemas de calefacción y acumuladores para tuberías de agua fría. Difieren en apariencia y características de diseño. Los primeros están pintados de rojo y generalmente no son plegables, los segundos son de color azul, equipados con una brida extraíble para la reparación de la membrana.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video ayudará a determinar los parámetros del expansor de la modificación cerrada, para comprender las diferencias entre los cilindros para sistemas de calefacción y calderas:

El principio de funcionamiento y las características de la elección de capacidad en el videoclip:

El sistema de calefacción de una casa privada se puede realizar de acuerdo con un esquema abierto o cerrado, que requiere la instalación de un expansor del diseño apropiado. Un factor clave en su rendimiento es el volumen que puede calcularse de forma independiente o confiarse a diseñadores profesionales.

El equipo seleccionado correctamente ayudará a mantener el volumen deseado de fluido en un sistema abierto, y en un calentamiento sellado mantendrá el nivel de presión de trabajo.

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