Affidabilità, stabilità e lunga durata di qualsiasi rete di ingegneria sono direttamente correlate al corretto calcolo dei componenti. Un vaso di espansione per il riscaldamento è un elemento importante nella progettazione del riscaldamento dell'aria in una casa privata. Non ci sono sciocchezze nella selezione e nell'installazione. Rimanere nelle gelate senza calore significa mettere in pericolo la tua salute, oltre a provocare rotture di radiatori e tubazioni.
Scopo del dispositivo
Le proprietà fisiche del liquido - aumentare di volume quando riscaldato e l'impossibilità di compressione a basse pressioni - implicano l'installazione obbligatoria di vasi di espansione negli impianti di riscaldamento.
Se riscaldata da 10 a 100 gradi, l'acqua aumenta di volume del 4% e i liquidi glicolici (antigelo) del 7%.
Un impianto di riscaldamento realizzato con caldaia, tubazioni e radiatori ha una volumetria interna finita. L'acqua riscaldata in caldaia, aumentando di volume, non trova sbocco. La pressione nei tubi, radiatore, scambiatore di calore sale a valori critici che possono rompere elementi strutturali, spremere le guarnizioni.
Gli impianti di riscaldamento privati possono resistere, a seconda del tipo di tubazioni e radiatori, fino a 5 atm. Le valvole di sicurezza nei gruppi di sicurezza o nei dispositivi di protezione della caldaia vengono azionate a 3 bar. Questa pressione si verifica quando l'acqua viene riscaldata in un contenitore chiuso a 110 gradi. I limiti di lavoro sono considerati 1,5 - 2 atm.
Per accumulare liquido di raffreddamento in eccesso, sono installati serbatoi di espansione.
Dopo il raffreddamento, il volume del liquido di raffreddamento ritorna ai valori precedenti. Per evitare l'areazione dei radiatori, l'acqua viene restituita all'impianto.
Tutti i possibili tipi di dispositivi sono suddivisi in due classi: vasi di espansione per riscaldamento, chiusi e aperti.
Tipo aperto
I serbatoi di tipo aperto per il riscaldamento vengono utilizzati più spesso nei sistemi a gravità (gravità).
Design del serbatoio
Per l'autoproduzione, avrai bisogno di qualsiasi contenitore: un secchio, un contenitore, una sezione di tubo di grande diametro.
Sul fondo del serbatoio viene praticato un foro attraverso il quale il serbatoio è collegato all'impianto di riscaldamento tramite un tubo di alimentazione. Nella parte superiore è installato un coperchio attraverso il quale viene monitorato il livello del liquido di raffreddamento e, se necessario, viene effettuato il rabbocco.
Il serbatoio non viene lasciato senza coperchio per evitare che polvere, insetti e corpi estranei entrino nell'acqua.
Per comodità, una valvola dell'aria è installata nel coperchio. In questo caso, il sistema viene riempito attraverso un rubinetto separato dalla rete idrica: la valvola rilascia aria, ma non consente il trabocco dell'acqua in eccesso.
Un vaso di espansione è montato nel punto più alto dell'impianto di riscaldamento. Secondo il principio dei vasi comunicanti, il liquido di raffreddamento non uscirà dal serbatoio.
Per sicurezza, il contenitore è dotato di un tubo di troppo pieno con uscita alla fogna o all'esterno della casa. Se viene raccolto troppo liquido, verrà scaricato attraverso il tubo in modalità sicura, senza allagare la stanza.
Non è consigliabile utilizzare contenitori di plastica, poiché la temperatura dell'acqua / antigelo prima di entrare nei radiatori è vicina a 90 gradi o superiore. La plastica collasserà, il liquido di raffreddamento si riverserà nella stanza (in soffitta).
Funzionamento del dispositivo
Quando il portatore di calore si riscalda, si espande. L'eccedenza viene scaricata nell'espansore. Dopo il raffreddamento, l'acqua ritorna al sistema di tubazioni e radiatore.
Il serbatoio comunica con l'aria, il cui eccesso viene scaricato nella stanza.
Requisiti del dispositivo
Non ci sono grandi requisiti per la progettazione del serbatoio. Sono soddisfatte due condizioni:
- scegliere un volume del contenitore sufficiente a garantire cicli di riscaldamento e raffreddamento;
- il serbatoio deve essere in comunicazione con l'aria.
La forma può essere qualsiasi, ma non è auspicabile che le dimensioni orizzontali (larghezza o diametro) siano maggiori delle dimensioni verticali (altezza). Maggiore è la superficie, maggiore sarà l'evaporazione dell'acqua quando riscaldata, quindi dovrai fare più controlli e rabbocchi.
Per i sistemi aperti, viene scelta solo l'acqua come refrigerante. Gli additivi di alcol e glicole evaporano rapidamente dall'antigelo riscaldato, il che aumenta notevolmente i costi di manutenzione: il liquido di raffreddamento dovrà essere rabboccato regolarmente e in grandi quantità. Come additivi, vengono spesso utilizzate sostanze chimiche pericolose se inalate che, una volta evaporate, danneggiano la salute dei residenti.
Vantaggi e svantaggi
I vantaggi e gli svantaggi sono legati alla progettazione e al funzionamento del dispositivo.
Le proprietà positive includono:
- l'economicità del dispositivo acquistato e la capacità di realizzarlo da soli con materiali di scarto;
- semplicità di progettazione, in cui non sono presenti elementi meccanici aggiuntivi (pompe, membrane);
- la capacità di fare a meno di alterare il sistema quando si sostituisce la caldaia a gravità (gravità) con un riscaldatore a circolazione forzata;
- autonomia di lavoro;
Allo stesso tempo, l'uso di sistemi a gravità e vasi di espansione aperti non è sempre possibile. Sono imposte restrizioni al numero di piani nell'edificio - non più di 6 - 7 metri dal fondo della caldaia al livello superiore del liquido di raffreddamento nel serbatoio.
Il livello dell'acqua deve essere controllato regolarmente, anche durante l'estate. Con una mancanza d'acqua, la circolazione del liquido di raffreddamento si fermerà. Il contatto tra le cavità interne di tubi metallici e radiatori provoca ossidazione o corrosione, che riduce la vita del riscaldamento. Inoltre, i depositi di ruggine creano una resistenza idraulica al flusso d'acqua.
Non utilizzare sistemi di riscaldamento aperti se nel sistema vengono utilizzate caldaie a elettrodi, che richiedono la composizione chimica del liquido di raffreddamento. Man mano che l'evaporazione procede, la conduttività cambia, il che influisce sulle prestazioni dello scaldacqua.
Calcolo del volume
Molto spesso l'acqua del rubinetto viene utilizzata per rifornire l'impianto di riscaldamento. La sua temperatura non cambia molto durante l'anno. In media i valori tendono a 13 gradi in inverno e intorno ai 16-18 in estate. Se riscaldata da 10 a 90 gradi, l'acqua aggiungerà il 4,5% in volume. L'antigelo si espanderà del 6-7,5% in volume.
Tenendo conto della necessità di una piccola riserva, il volume del vaso di espansione dovrebbe essere il 10% della capacità totale dello scambiatore di calore della caldaia, delle tubazioni e dei radiatori.
Puoi calcolare approssimativamente il volume richiesto in diversi modi. Lo fanno nella fase di progettazione e acquisto dei materiali.
La capacità di una sezione del radiatore è indicata nel passaporto del prodotto. Il volume del liquido di raffreddamento in un metro lineare del tubo viene calcolato secondo i dati di tabelle speciali. Ad esempio, un metro di tubo in acciaio da ¾ di pollice contiene 0,43 litri di acqua e un tubo da 2 pollici contiene circa 2,4 litri. Sommando i dati ottenuti si ottiene la capacità approssimativa dell'impianto di riscaldamento.
Il secondo modo è pratico. Il sistema finito, senza serbatoio, viene riempito con acqua. Il volume si ottiene in base alle letture del contatore o al numero di secchi d'acqua se il riempimento viene effettuato manualmente.
Requisiti del sito di installazione
Nel punto più alto dell'impianto è installato un vaso di espansione di tipo aperto. Questo di solito è il secondo piano o la mansarda.
Nel primo caso, è meglio scegliere un locale non residenziale: durante l'operazione di riscaldamento, il liquido di raffreddamento emette rumore quando si muove attraverso i tubi, i suoni gorgoglianti sono sgradevoli, soprattutto di notte. Inoltre, parte dell'acqua evapora, aumentando l'umidità nella stanza.
Quando si installa un serbatoio in soffitta, vengono prese misure per isolare il contenitore. In caso contrario, la maggior parte del calore (10% del liquido di raffreddamento nel serbatoio) riscalderà l'aria.
Quando l'alimentazione del refrigerante viene interrotta, il serbatoio non isolato si raffredderà rapidamente. Dopo un po', l'acqua si congelerà. Anche se il serbatoio non si rompe, i tubi di alimentazione dovranno essere riscaldati.
Fornisce un rapido accesso al coperchio per controllare il livello e aggiungere acqua.
Tipo chiuso
Il vaso di espansione per il riscaldamento di tipo chiuso è montato in sistemi con circolazione forzata del liquido di raffreddamento.
Vantaggi di progettazione:
- tenuta: l'acqua (antigelo) non bolle e non può fuoriuscire nella stanza;
- installazione in qualsiasi sezione della condotta;
- il liquido antigelo può essere versato nel sistema, che esclude lo sbrinamento durante le interruzioni di corrente di emergenza;
- controllo dello stato del liquido di raffreddamento mediante strumenti;
- mancanza di contatto con l'aria e una minore velocità di propagazione della corrosione.
I modelli sigillati sono più costosi delle opzioni aperte, ma nella stima totale per l'impianto di riscaldamento, il costo prende una piccola parte.
La tenuta della struttura non consente il deflusso dell'acqua "in eccesso", quindi la pressione può raggiungere valori critici. A questo proposito, quando si installano vasi di espansione chiusi, è necessario installare un gruppo di sicurezza, il che aumenta anche i costi.
Opzioni di progettazione
Il design delle cisterne può variare, ma lo stesso principio rimane ovunque.
Il corpo è realizzato in metallo resistente mediante stampaggio. L'interno è ricoperto da un composto anticorrosivo.
Il serbatoio è suddiviso in cavità d'aria e di lavoro da una membrana elastica e chimicamente resistente.
Ci sono carri armati blu e rossi in vendita. Gli articoli blu sono per l'approvvigionamento idrico. Non è consentito utilizzarli per il riscaldamento, poiché le membrane non sono progettate per alte temperature. Per il riscaldamento vengono acquistati solo serbatoi rossi.
Nella parte inferiore del corpo è saldato un tubo di derivazione filettato per il collegamento alla tubazione.
Sul lato opposto è installato un capezzolo con una bobina. Attraverso di esso, fino al riempimento del sistema, viene creata una pressione di 1 - 1,5 atm nella cavità dell'aria. Questo è necessario per avviare le caldaie con l'automazione.
La parte principale è una membrana elastica butilica o etilene-propilene che divide il serbatoio in due cavità.
Mentre si riscalda, il liquido di raffreddamento viene spremuto nella camera di lavoro del serbatoio. La guarnizione della membrana si deforma, l'aria viene compressa, aumentando la pressione. Se la pressione nell'impianto supera 3 - 3,5 atm, il gruppo di sicurezza interviene scaricando parte del fluido in eccesso. In alcuni modelli la valvola di sicurezza è già incorporata in fabbrica.
Quando l'acqua si raffredda, la pressione diminuisce, il liquido di raffreddamento scorre dal serbatoio nella tubazione.
Caratteristiche di installazione
L'installazione del serbatoio nel sistema o la sostituzione (riparazione) non è difficile nemmeno per un maestro con poche abilità idrauliche.
Un set di strumenti e accessori avrà bisogno di un minimo:
- chiavi inglesi;
- avvolgimento sul filo secondo le preferenze del maestro (lino, fumo);
- adattatori per filettature (se necessario);
- staffa per il fissaggio del serbatoio alla parete.
Prima dell'inizio dell'installazione, viene eseguita una verifica delle risorse materiali disponibili e viene inoltre acquistato il necessario.
Requisiti di installazione:
- La tenuta del serbatoio consente di installarlo ovunque, ma viene data preferenza alla sezione del tubo di ritorno all'ingresso stesso della caldaia. A questo punto, la temperatura del liquido di raffreddamento è di circa 40-50 gradi (all'uscita dalla caldaia 90-100), che allungherà la vita della membrana.
- La pompa di circolazione è posta più vicino alla caldaia in modo da non creare turbolenze dell'acqua.
- Il serbatoio è collegato tramite una connessione a sgancio rapido (americano) in modo che possa essere rapidamente smontato per la riparazione o la sostituzione.
- Davanti al serbatoio è montata una valvola a sfera (fino a quella americana), chiudendola è possibile rimuovere il serbatoio senza scaricare il liquido di raffreddamento dall'intero impianto.
- Il serbatoio deve essere fissato su una solida base a parete; per questo, il kit include una staffa di montaggio e un morsetto del diametro richiesto. Senza un fissaggio affidabile, quando si riempie con un liquido di raffreddamento, la massa del serbatoio può raggiungere i 20-30 kg, il che può danneggiare i tubi di alimentazione.
Dopo l'installazione, puoi controllare il sistema in azione.
Un vaso di espansione è un componente obbligatorio degli impianti di riscaldamento, dalle caratteristiche progettuali di cui procedono quando si sceglie l'uno o l'altro tipo di capacità di riserva. L'installazione è semplice e non richiede configurazione pur soddisfacendo importanti requisiti di installazione.
