Com s'utilitza un dipòsit d'expansió de membrana en un sistema de calefacció?

El volum del refrigerant varia en funció del canvi de règim de temperatura, la qual cosa pot comportar conseqüències perilloses. Per al funcionament segur i a llarg termini del refrigerant cal mantenir les seves característiques estables. Per a això es pot utilitzar un dipòsit d’expansió de membrana.

En els sistemes de calefacció, els fluids de transferència de calor són líquids en procés de compressió feble. Per al funcionament segur del sistema de calefacció, és necessari utilitzar un dispositiu estabilitzador: un dipòsit hidràulic d'expansió de membrana, que és capaç de rebre una certa quantitat de líquid en el procés d'augmentar la pressió i el volum, i després tornar-lo al circuit de circulació quan aquests valors disminueixen.

Els dipòsits d'expansió de diafragma tenen diversos avantatges respecte a altres dispositius amb el mateix propòsit, a saber:

• adequat per a qualsevol aigua, fins i tot si conté una gran quantitat de calci;
• segur per utilitzar per aigua potable;
• tenir un gran volum desplaçable utilitzable que el tanc de pressió sense membrana;
• necessita un mínim de bombament d'aire;
• muntatge econòmic i ràpid;
• baixos costos d’explotació.

No obstant això, aquests dispositius també tenen desavantatges, a saber:

• el gran tamany del tanc d'expansió fa que el procés d'instal·lació sigui molt problemàtic;
• a causa del retorn del seu transportista de calor al expanzomat, les pèrdues de calor augmenten;
• augmenta el risc d’oxidació.

El disseny de tancs d’expansió hermètica és similar al disseny d’acumuladors, però el propòsit d’aquests dispositius és diferent. El dipòsit d’expansió compensa l’expansió d’aigua a causa de la calefacció al sistema de calefacció. L’acumulador acumula el volum d’aigua a pressió en el sistema d’aigua que té una bomba de pressió per tal de reduir la freqüència d’engegar aquesta bomba i suavitzar els xocs hidràulics. A més, més sovint a l'interior de l'acumulador hi ha una pera elaborada amb goma d'aliments. És precisament aquest que es bomba amb aigua i, per tant, l’aigua no entra en contacte amb el cos del tanc. El tanc ampli per a sistemes de calefacció es fa amb la membrana fabricada amb cautxú tècnic. Divideix la caixa en dos compartiments i el refrigerant té contacte amb la caixa.

Un tanc de membrana és un recipient de metall hermèticament tancat dividit en dos compartiments (càmeres) per una membrana elàstica. Una d’aquestes càmeres és una cambra pneumàtica que conté gas o aire a pressió. A la segona cambra, la cambra hidràulica flueix el refrigerant.

El funcionament del dispositiu és el següent:

• la pressió de l'aire en l'estat d'equilibri de la cambra pneumàtica compensa la pressió del fluid al sistema de calefacció, el volum de refrigerant i les cambres hidràuliques es minimitzen;
• quan la pressió del líquid augmenta al sistema, inclosa quan s'escalfa, hi ha un augment de la pressió a l'hidrocàrmara, on es produeix l'excés de transferència de calor;
• a causa de l'elasticitat de la membrana, el volum de la càmera pneumàtica disminueix, que s'acompanya d'un augment de la pressió del gas;
• quan la pressió a la cambra pneumàtica augmenta, la pressió a la cambra hidràulica es compensa i el sistema torna a l'equilibri.

Quan la pressió del refrigerant disminueix al sistema, es produeixen accions contràries. El gas (aire) comprimit a la cambra pneumàtica s'expandeix i obliga el fluid de la cambra hidràulica al sistema fins que es restableixi la diferència de pressió. El disseny elimina la possibilitat de contacte entre el refrigerant i l'aire, reduint la probabilitat d'oxidació, no només al tanc, sinó també a la resta de parts del sistema de calefacció - la canonada de la caldera. Els tancs d'expansió hermètica estan equipats amb vàlvules de seguretat que permeten limitar la pressió màxima del sistema de calefacció a un nivell acceptable. Això caracteritza el dipòsit i com a dispositiu de protecció del sistema de calefacció.

Per compensar el volum de refrigerant del sistema durant un canvi de temperatura, utilitzeu dipòsits d'expansió de dos tipus: oberts i tancats (segellats).

Els tancs d'expansió oberts estan molt estesos, però tenen els següents inconvenients:

• costos d’instal·lació elevats, ja que munten aquests tancs a la part superior del sistema per crear el nivell requerit d’augment de pressió;
• el nivell del líquid ha de ser monitoritzat constantment;
• Hi ha un risc d’oxidació al sistema a causa del contacte prolongat del medi de calefacció amb l’aire.

Els tancs d'expansió segellats no tenen aquests inconvenients. Per als sistemes de calefacció, hi ha disponibles dipòsits que difereixen en l’ús de la membrana. Les membranes es divideixen en tipus de globus i diafragma. La membrana del globus és un tanc instal·lat a l'interior del tanc, fabricat en cautxú d'alta qualitat que pot suportar fluctuacions de temperatura significatives. El muntatge de brida d’aquesta membrana us permet substituir-lo de forma ràpida i senzilla.

Les membranes tipus globus tenen avantatges com:

• una àmplia gamma de pressions de funcionament, que permet aplicar un dipòsit d'expansió segellat;
• la capacitat de canviar la membrana, el que ajuda a fer la reparació d'aquest dispositiu més barata i ràpida;
• tasca senzilla de la pressió mínima per a qualsevol sistema.

La membrana de diafragma és una partició fixaque, el més sovint, està feta de polímer elàstic o metall prim. Aquesta membrana es caracteritza per la seva petita capacitat i la seva capacitat per compensar les petites caigudes de pressió del sistema. Si falla aquest dipòsit, es requerirà la seva substitució completa. Un dels privilegis d’aquest dispositiu és el baix preu. A més, el dipòsit que té una membrana de diafragma és simplement dissenyat i fiable en funcionament.

Per tant, escollir el tanc d'expansió adequat és garantir un funcionament segur del sistema de calefacció triar un tanc d'expansió, haureu de parar atenció a aquestes característiques bàsiques:

• material de membrana, la seva resistència a elevats valors absoluts de temperatures, pressions i diferències d’aquests indicadors;
• material del cas i recobriment, resistència a l'òxid;
• compliment de les normes d'higiene;
• execució (mètode d'instal·lació).

L’ús de fabricants de dipòsits d’expansió de membrana imposa certes restriccions, que depenen del disseny i els materials utilitzats en la fabricació del dispositiu. Els fabricants tenen requisits clars per a les propietats i la composició del fluid al sistema de calefacció. El contingut, per exemple, d’etilèglicol en solucions anticongelants és limitat. L’ús d’un dipòsit d’expansió de diafragma a pressions que excedeixen els límits permesos està prohibit. Instal·lació obligatòria d'un grup de seguretat que controli i limita la pressió al tanc. En els sistemes de calefacció dels apartaments i cases privades de calefacció autònoms, s’utilitzen equips la pressió de treball de la qual és com a mínim de 3 bar.

El volum és la principal característica per la qual es selecciona el tanc d'expansió. Moltes fonts aconsellen triar un dipòsit d’expansió dins del 10% del volum total de refrigerant del sistema de calefacció. Aquest mètode per determinar la capacitat del dispositiu es basa en el fet que els coeficients d'expansió tèrmica del refrigerant, fins i tot quan el contingut de glicol és fins al 90% i la calefacció de +100 graus no excedeix de 0,08. Aquest mètode de càlcul no té en compte la pressió del sistema, de manera que pot donar inexactituds. Hi ha un mètode més precís per calcular el volum del dipòsit d’expansió de la membrana. Utilitza la relació:

V = C * Bt / (1 - (Pmin / Pmax)), on

• Volume el volum del transportador de calor del sistema;
• Bt és el coeficient d'expansió tèrmica del refrigerant;
• Pmin - pressió inicial al tanc;
• Pmax: pressió admissible al sistema.

Es determina el volum de refrigerant del sistema de calefacció tenint en compte tots els seus nodes. Aquest paràmetre s'obté de la documentació de disseny per a la calefacció. Si no és possible, podeu utilitzar el càlcul aproximat, que es basa en el fet que el volum de refrigerant dels sistemes de calefacció està associat a la capacitat de calefacció - per cada kW hi ha 15 litres de líquid. El coeficient d’expansió tèrmica d’un líquid es determina utilitzant la seva composició –molt sovint, en els sistemes de calefacció dels apartaments i cases, és possible que els glicols s’afegeixen a l’aigua per millorar les seves característiques. Aquest coeficient també pot dependre de la temperatura del refrigerant. Podeu trobar els valors necessaris a les taules del volum d’aigua de la canonada.

La pressió màxima en el sistema de calefacció es determina utilitzant el mínim dels valors permesos per a diferents nodes. La vàlvula de transició hi està configurada. La pressió inicial en el sistema de calefacció amb el refrigerant refredat correspon a la pressió de sintonia (mínima). Per a molts dispositius, és possible controlar-lo amb precisió per mitjans habituals (sagnant aire del dipòsit o bombant-lo amb una bomba). Es fa un seguiment de la pressió al tanc durant la instal·lació d'un manòmetre. Les dades calculades proporcionaran un augment del volum del refrigerant al sistema durant la seva calefacció. Per seleccionar el dipòsit, el factor d’ompliment es redueix. El coeficient depèn de la pressió màxima i inicial i es pot trobar utilitzant les taules proporcionades pels fabricants o en la literatura especial.

Instal·leu el dipòsit d'expansió de la membrana de manera senzilla, però és millor confiar-lo a un especialista. En primer lloc, cal utilitzar la instrucció del dispositiu. Quan instal·leu aquesta unitat en un sistema de calefacció, és important controlar acuradament la estanquitat de les connexions. El tanc d'expansió no s'ha d'obrir ni desmuntar. Simplement s'uneix a la canonada més propera a la caldera. Per evitar un augment de pressió, instal·leu dispositius de seguretat.

Quan instal·leu el dipòsit, heu de tenir en compte les següents regles:

• tanc tancat a branca;
• la temperatura a l'habitació hauria d'estar constantment per sobre de 0;
• haureu de comprovar abans d’instal·lar tots els càlculs;
• un tanc amb un volum de més de 30 litres no està muntat a les parets, sinó que es col·loca a les cames;
• un manòmetre s'instal·la a la sortida del dipòsit per controlar la pressió; a la presa (si no hi ha bomba) s'instal·la una vàlvula de retenció;

• el dispositiu ha d'estar en un lloc còmode per al manteniment i l'ajust;
• en connectar el dipòsit a la paret, al suport és necessari mantenir una alçada que sigui convenient per accedir a les vàlvules i l'espai aeri;
• la canonada i la grua submarina no haurien de sobrecarregar el dipòsit d'expansió amb el seu pes; el tub d'alimentació s'hauria de reforçar per separat;
• al dipòsit de membrana, situat a terra, no es pot col·locar un delineador d'ulls a terra a través del passadís;
• ha d’haver una distància entre la paret i el dipòsit per a la inspecció.

El petit dipòsit d’expansió es pot penjar a la paret si es perd la seva capacitat de càrrega. Molts recomanen instal·lar el tanc de manera que la canonada estigui connectada al dipòsit a la part superior i que la cambra d’aire quedi a la part inferior. Per tant, és més fàcil eliminar l'aire de sota de la membrana, desplaçarà l'aigua. Tanmateix, els instal·ladors recomanen instal·lar el tub de connexió cap avall i res més. I en alguns models, l’ajut es troba inicialment a la part inferior de la paret lateral i, per tant, per deixar el vaixell, simplement no funcionarà. Aquest mètode d’instal·lació es deu al fet que apareixeran esquerdes a la membrana. Quan instal·leu el broquet cap avall, l'aire penetra el refrigerant més lentament i el dispositiu durarà més temps. En el cas contrari, l'aire flueix ràpidament a la cambra amb refrigerant, i el tanc requerirà un reemplaçament urgent.

Es considera que un dels fracassos més comuns del dipòsit d’expansió de la membrana és la ruptura de la membrana a causa de la superació de la pressió admissible i de les càrregues irregulars. Per a les membranes premsades, utilitzeu materials més duradors, ja que no es poden canviar, de manera que les membranes substituïbles es trenquen amb molta freqüència. A causa de la ruptura de la membrana, el tanc d'expansió fallarà, ja que l'aigua caurà a la superfície interior i el dipòsit s'oxidarà, la qual cosa és inacceptable. Per tant, el material del qual es fa la membrana afecta notablement la fiabilitat i la qualitat del tanc d'expansió. Heu de tenir cura en triar el model, la instal·lació i el manteniment adequats del dispositiu. En primer lloc, ha de ser configurat correctament.

Revisió del principi del tanc d'expansió, vegeu el següent vídeo.