Expansievat van het verwarmingssysteem: ontwerp, berekening en selectie van de beste optie

Een correct geselecteerd en correct geïnstalleerd expansievat van het verwarmingssysteem voorkomt storingen en houdt de druk op het vereiste niveau.Het is nodig als reserve voor water dat uitzet bij verhitting. Afhankelijk van het type systeem kan de ingebouwde expander open of gesloten zijn.

We zullen u vertellen hoe u een reservecapaciteit selecteert, afhankelijk van het verwarmingsschema dat wordt gemaakt. Het artikel dat we hebben gepresenteerd beschrijft de ontwerpkenmerken en specifieke kenmerken van het installeren van expanders. Er worden aanbevelingen gedaan die, indien opgevolgd, een ideale werking van elk type verwarmingscircuit garanderen.

Expansievaten van het open type

Een ontwerpkenmerk van open type expanders is het contact van het koelmiddel met de atmosfeer. De circulatie in systemen met een dergelijke expander is convectie. Bij verhitting neemt het vloeistofvolume toe, het overschot wordt geabsorbeerd door het reservoir van de container.

Wanneer de temperatuur daalt, keert de vloeistof door de zwaartekracht terug, onder invloed van de zwaartekracht.

Omdat er geen druk in de tank is, heeft het apparaat geen sterke metalen structuur nodig, daarom:

• elk metaal wordt gebruikt bij de vervaardiging van de behuizing;
• Er kan een kant-en-klare container van hittebestendig plastic worden gebruikt;
• De vorm van de tank is niet belangrijk.

In landhuizen kan dergelijke apparatuur worden samengesteld uit beschikbare materialen. Als container kunt u een plastic bus of vat gebruiken, uitgerust met een inlaatpijp en een uitlaat voor overloop.

Open type expanders kunnen worden gemaakt in de vorm van een rechthoekige tank met een lekvrij deksel op het bovenvlak

Uiterlijk is het een gewone metalen tank, waarvan het bovenste vlak is uitgerust met een gat voor onderhoud en het toevoegen van vloeistof. Het lekvrije deksel biedt bescherming tegen verstopping. Bevestigingseenheden zijn voorzien aan de onderzijde of aan het zijvlak.

Open verwarmingssystemen worden gebruikt in laagbouw, waar het volume koelmiddel en de lengte van de verwarmingscommunicatie relatief klein zijn.

Installatievereisten zijn eenvoudig:

• de expander wordt op maximale hoogte op de toevoerleiding geplaatst;
• de toevoer is via een leiding op de tank aangesloten;
• Om overtollige vloeistof af te tappen, wordt een overloop boven het berekende niveau geplaatst.

Om circulatie door zwaartekracht te garanderen, wordt aanbevolen om voor de installatie buizen met een grotere doorsnede te gebruiken.

De open structuur is op het bovenste punt geplaatst, vanwaar de vloeistof door de zwaartekracht wegstroomt

Meestal proberen ze de tank in een verwarmde ruimte te installeren, uitgerust met een geïsoleerde zolder, en als dit niet mogelijk is, moet de tank worden geïsoleerd. De aanwezigheid van isolatie voorkomt bevriezing van de vloeistof en verlies van systeemfunctionaliteit.

Gesloten expansietanks

De ontwerpspecificiteit van gesloten modificaties van de tank is volledige dichtheid, waardoor u op elk punt in het systeem de druk kunt handhaven die nodig is voor circulatie.

Het reservoir binnenin is door een membraan verdeeld in lucht- en vloeistofdelen. Elk van de compartimenten is volledig afgesloten - het stikstofhoudende mengsel uit het luchtcompartiment zal zich nooit vermengen met de koelvloeistof die het vloeistofcompartiment vult.

Werkingsprincipe gesloten expansievat bestaat uit het feit dat de verwarmde vloeistof uit het systeem in het vloeibare deel van de tank wordt geduwd en op zijn zijkant druk begint uit te oefenen op het afgedichte membraan. De scheidingswand is vervormd en werkt in op het luchtgedeelte, waardoor deze wordt samengedrukt.

Als gevolg hiervan neemt het volume van de luchtkamer van de tank af en wordt het gas daarin gecomprimeerd. Deze situatie draagt ​​​​bij aan een toename van de druk in het systeem. Zodra de druk weer normaliseert, wordt de koelvloeistof terug uit het vloeistofcompartiment geduwd.

Als de druk snel toeneemt, wordt de veiligheidsklep geactiveerd wanneer het kritische vloeistofvolume in de tank wordt bereikt. Hierdoor wordt overtollig koelmiddel uit de tank verwijderd.

De gesloten structuur is volledig afgedicht, in het onderste gedeelte bevindt zich een flens met een inlaatpijp, in het bovenste gedeelte bevindt zich een nippel voor het vullen met gas

Afhankelijk van de vorm zijn alle gesloten expanders voor installatie in het verwarmingssysteem onderverdeeld in de volgende typen:

1. Bolvormig - een soort membraanstructuur met een elastische scheidingswand.Wanneer vloeistof binnendringt, rekt het uit en absorbeert al het overtollige volume. De tank zelf ziet eruit als een bolvormige capsule.
2. ovaal - een ander type membraanhydraulische compensatoren. De expandercilinder wordt traditioneel door een flexibel membraan verdeeld in gas- en vloeistofkamers, maar de lichaamsconfiguratie heeft een enigszins langwerpige verticale vorm.

Uiterlijk zijn ovale dilatatoren een cilindrische ballon, rood geverfd. Enerzijds is er een nippel voor het creëren van druk in de gaskamer, anderzijds is er een leiding waardoor de verbinding met het systeem wordt gemaakt.

Op de carrosserie zijn bevestigingseenheden gelast, die een scharnierende installatie van de apparatuur mogelijk maken en het bedrijfsgewicht kunnen weerstaan. De bolvormige modificatie van de tank verschilt alleen qua vorm van de ovale.

Volgens hun typen zijn gesloten membraanexpanders onderverdeeld in diafragma- en ballonmodificaties

In gesloten systemen zal de zwaartekrachtcirculatie niet in staat zijn om het vereiste drukniveau te leveren. Daarom omvat het ontwerp circulatiepomp.

De uitbreiding zelf kan op elke plek in het systeem worden geïnstalleerd, maar bij het uitvoeren van installatiewerkzaamheden is het raadzaam rekening te houden met de volgende aanbevelingen:

• de beste plaats voor installatie is de retourleiding naar het insteekpunt van de pomp;
• Het is beter om koelvloeistof van bovenaf aan te voeren, waardoor de luchtpenetratie wordt verminderd en de functionaliteit behouden blijft als het membraan beschadigd is;
• het gebrek aan hoofdvolume kan worden gecompenseerd door het plaatsen van een extra expander met een kleinere capaciteit.

Bij de installatie is het niet verboden om indien nodig rekening te houden met het interieur van de kamer. Voor niveaucontrole druk van het verwarmingssysteem De expander moet zijn uitgerust met een manometer.

Een gesloten expander wordt meestal vóór de ketel geplaatst, voordat de circulatiepomp wordt geïnstalleerd

De mogelijkheid om dicht bij de ketel te plaatsen elimineert de vraag of het nodig is om de tank te isoleren. De apparatuur staat in een warme ruimte, wat gebruiksgemak garandeert.

Welk ontwerp is beter?

Systemen verschillen, afhankelijk van het ontwerp en materiaal van het expansievat, in de lijst met voor- en nadelen. Maar volgens experts en ervaren gebruikers liggen de voordelen in functionaliteit aan de kant van gesloten opties.

Voor- en nadelen van een open tank

Een zelfstromend systeem vereist buizen met een grotere diameter, wat op zijn beurt de kosten direct verhoogt. Ontwikkelingsbudget open verwarmingssysteem bij een lekkende dilatator neemt iets toe, al blijft het relatief klein.

De belangrijkste voordelen van deze optie zijn eenvoud, plus de lage kosten van componenten en installatiewerkzaamheden. Een ander positief kenmerk is dat het niet nodig is om het drukniveau te controleren.

Een open-type expander voor kleine systemen kan worden samengesteld uit beschikbare materialen en de installatie ervan zal niet moeilijk zijn

Er zijn echter nog veel meer nadelen:

• het gebruik van antivries is gevaarlijk vanwege giftige dampen;
• installatiemogelijkheden worden alleen beperkt door het bovenste punt van het systeem;
• constant contact met de atmosfeer verhoogt het risico op luchtbellen en corrosie;
• langzame opwarming;
• temperatuurveranderingen die gepaard gaan met convectiecirculatie versnellen de slijtage van apparatuur;
• gebruikt voor het verwarmen van laagbouwgebouwen, maximaal twee verdiepingen;
• grote warmteverliezen en energieverbruik voor verwarming.

Een ander nadeel van een open systeem zijn verliezen door verdamping en overstorten. Daarom moet er bij het installeren van de tank op worden gelet dat de vulopening toegankelijk is.

Voor- en nadelen van een gesloten tank

Als open expanders winnen qua prijs en installatiegemak, dan is functionaliteit het sterke punt van een gesloten tank, ook wel expansievat genoemd.Ze worden gebruikt bij de bouw gesloten verwarmingssystemendie geen direct contact hebben met de atmosfeer.

Expanzomats hebben de volgende voordelen:

• volledige dichtheid maakt het gebruik van antivries mogelijk;
• De locatie van de uitbreiding heeft geen invloed op de prestaties van het systeem;
• isolatie van de interne ruimte van de tank minimaliseert de kans op luchtbellen en corrosie;
• na het opstarten warmt het systeem sneller op en is het gevoeliger voor temperatuurregeling;
• kleiner verschil tussen de bedrijfsomstandigheden van de aanvoer- en retourleidingen, waardoor de levensduur wordt verlengd;
• vereist geen installatie van buizen met een grote diameter, waardoor er op de constructie kan worden bespaard;
• vereist geen constante aandacht voor het niveau en de toestand van de vloeistof;
• mogelijkheid van gebruik in systemen ontworpen voor meerdere verdiepingen;
• kleine warmteverliezen, waardoor de kosten tijdens de werking van de apparatuur worden verlaagd.

Wanneer u dit type expanders kiest, kunt u afgedichte cilinders tegenkomen met een niet-scheidbaar ontwerp. Als het membraan niet goed werkt, moet de cilinder worden vervangen door een nieuw exemplaar.

Om het niveau van de werkdruk te controleren, is er een manometer op de cilinder gemonteerd; een automatische of mechanische ontluchter is geïnstalleerd om overtollige lucht te verwijderen.

Onder de nadelen is het belangrijk om de complexiteit van het ontwerp op te merken, speciale vereisten voor materialen, die de kosten van de apparatuur verhogen. Hieraan kunnen we de noodzaak toevoegen om de druk voortdurend te controleren en indien nodig te herstellen.

Regels voor het berekenen van de tankinhoud

Elk type dilatator zal alleen effectief zijn als het volume correct is gekozen. Houd hiervoor rekening met het vermogen van de vloeistof om tijdens de verwarmingsperiode uit te zetten.Water in verwarmingsringen zet uit met minstens 3% van het totale volume van het watersysteem, antivries - met bijna 5%.

Vloeistoffen behoren tot de categorie van onsamendrukbare media, dus de tank moet ze voldoende reserve bieden voor thermische uitzetting met enige marge. Op voorwaarde dat het circuit volledig gevuld is met koelvloeistof, kan zelfs thermische uitzetting in de berekende volumes leiden tot het doorstromen van vloeistof veiligheidsklep en het morsen van koelvloeistof op de vloer.

Om ervoor te zorgen dat het overschrijden van het volume aan uitzettend koelmiddel niet tot ongelukken leidt, worden daarom gesloten tanks voor kleine circuits in particuliere huizen aangeschaft, zodat hun volume gelijk is aan 10% van het totale volume koelmiddel dat door het systeem circuleert. Deze regel geldt voor systemen met een inhoud tot 150 l.

Als er meer dan 150 liter koelvloeistof langs de verwarmingsring beweegt, wordt de capaciteit van een gesloten tank berekend door het totale vloeistofvolume te vermenigvuldigen met de uitzettingscoëfficiënt bij specifieke bedrijfstemperaturen in het systeem.

Aan de verkregen waarde moet u de grootte van het waterslot toevoegen, d.w.z. het volume koelvloeistof dat in de tank wordt gevormd als gevolg van de standaard statische vloeistofdruk. Voor grote verwarmingsringen is dit cijfer meestal gelijk aan 0,5% van het totale koelvloeistofvolume; voor kleine, met een capaciteit tot 150 liter, wordt aangenomen dat dit 20% is.

Het resulterende bedrag wordt vermenigvuldigd met een correctiefactor die wordt bepaald op basis van de waarden van de voor- en einddruk in het verwarmingssysteem. De voorlopige inschatting is dat er per 10 m contourhoogte 1 bar aanwezig is. De einddruk wordt gevormd als gevolg van de werking van het systeem.

Berekening van het volume van een gesloten tank voor grote complexe verwarmingsconstructies ziet er als volgt uit:

De gebruikte berekeningen: Vn – nominaal volume van een gesloten tank; Ve is het volume van het koelmiddel tijdens thermische uitzetting (berekend met behulp van de formule Vsystem×n%, waarbij n de thermische uitzettingscoëfficiënt van het koelmiddel is); Vv – waterslot; po – voordruk; pe – einddrukindicator, gelijk aan de maximale drukwaarde van de veiligheidsklep minus 0,5 bar

De capaciteit van het open type wordt niet strikt gereguleerd door regelgeving, maar er is een regel: het volume van de open tank naar de overloopleiding moet 3,5 - 4% zijn van het totale volume koelvloeistof in het verwarmingscircuit.

Deze schatting is voldoende voor een klein landhuis, maar een gebouw voor permanente bewoning vereist een nauwkeurigere berekening. Allereerst moet u het totale volume van het verwarmingssysteem achterhalen.

Opties voor het berekenen van het totale verwarmingsvermogen

Deze indicator kan op drie manieren met verschillende mate van nauwkeurigheid worden bepaald. Ten eerste op basis van de paspoortgegevens van de ketel. Er is dus ongeveer 15 liter vloeistof nodig per eenheid ketelvermogen. Om de benodigde gegevens te verkrijgen, moet u 15 vermenigvuldigen met het ketelvermogen aangegeven op het gegevensblad.

Ten tweede kunt u bij het vullen van het systeem het volume achterhalen met behulp van een watermeter. Bij het vullen wordt rekening gehouden met de hoeveelheid gebruikte vloeistof. Dit is een nauwkeurigere en lastigere optie.

De derde methode omvat het berekenen van het totale volume van alle elementen van het verwarmingssysteem. Dit is de meest nauwkeurige optie. Aan de hand van de paspoortkenmerken kan de capaciteit van de warmtewisselaar van de ketel, radiatoren, convectoren en meetinstrumenten worden bepaald.Voor het berekenen van de leidingcapaciteit worden gegevens uit de tabel gebruikt.

In de tabel staan ​​de leidingmaten in inches en hun volume in liters per 1 meter, waarmee het totale volume wordt samengevat

De tabel toont het volume aan buizen per meter lengte, gemaakt van de meest populaire en moderne materialen. De binnendiameter wordt aangegeven in inches van 0,5 tot 1,5 eenheden.

Een andere methode die beweert zeer nauwkeurig te zijn, is de berekening met behulp van de formule:

Vtotaal = π x D2 x L/4,

Waar:

• π is gelijk aan 3,14;
• D - geeft de parameters aan van de interne diameter van de buizen;
• L - geeft de lengte van de systeempijplijn aan.

Na ontvangst van de benodigde gegevens worden ze opgeteld en wordt het totale volume van het systeem verkregen, dat wordt gebruikt bij verdere berekeningen.

Stappen en formules voor de volledige cyclus van berekeningen voor het ontwerpen en organiseren van verwarming voor een privéwoning worden hier gegeven. Wij raden u aan de nuttige informatie te lezen.

Selectie van een expansievat volgens de tabel

Als u over de benodigde gegevens beschikt, kan de optimale expanderoptie worden geselecteerd aan de hand van de tabel met volumes en ontwerpdruk.

Het totale volume van het systeem wordt berekend volgens de gespecificeerde methode; de ​​drukparameters zijn alleen relevant voor gesloten aanpassingen en worden aangegeven in het gegevensblad van de apparatuur.

Met de gegevens uit de tabel kunt u het expandervolume selecteren van 4 tot 300 liter

Voor deze optie zijn geen speciale berekeningen vereist, behalve het berekenen van het totale volume van het systeem. Het gebruik van de tabel vereenvoudigt en versnelt de selectie van een expander met de vereiste tankcapaciteit aanzienlijk.

Berekeningsformules gebruiken

Als de tabelgegevens niet voldoende zijn, is het mogelijk om zelf de benodigde capaciteitsindicator te berekenen.

Gebruik hiervoor de volgende formule:

Vb = Vc x k/D,

Waar:

• Vb - geeft de gewenste uitbreidingscapaciteit aan;
• Vc – totale systeemcapaciteit;
• k is de uitzettingscoëfficiënt van de vloeistof bij verhitting;
• D – efficiëntiecoëfficiënt van de expander.

Van de gegevens die nodig zijn voor de berekening blijven de coëfficiënten k en D onbekend. De eerste is een tabelwaarde en de tweede wordt berekend met behulp van een afzonderlijke formule.

Er bestaat ook een temperatuurexpansietabel, die wordt gebruikt. Hiermee kunt u de coëfficiënt bepalen voor systemen met water of antivries. De waarde is niet lineair; deze verandert bij verhitting, afhankelijk van de aanwezigheid en concentratie van glycol in de vloeistof.

Met behulp van deze gegevens is het mogelijk om de parameters van de uitzettingscoëfficiënt van de vloeistof bij verwarming (k) te bepalen, die nodig zijn voor het berekenen van het volume van de expansiecilinder

Voor water wordt de concentratie ethyleenglycol als “0” genomen; voor antivries wordt de concentratie bepaald volgens de door de fabrikant opgegeven gegevens. De verwarmingstemperatuur wordt voor een specifiek systeem als operationeel beschouwd.

Gebruik de formule om de efficiëntiecoëfficiënt van het expansievat onafhankelijk te berekenen:

(Qm – Qb) : (Qm + 1),

Waar:

• Qm is de maximale druk van het systeem volgens de nominale responsdrempel van de veiligheidsklep;
• Qb is de voordruk in de luchtkamer van de expander volgens het gegevensblad.

Als deze laatste parameter onbekend is, wordt deze gemeten tijdens het oppompen of door te ontluchten via de nippel van de cilinder.

Andere rekenmethoden

Naast onafhankelijke berekeningen met formules en tabellen zijn er alternatieve methoden. Een toegankelijke rekenmogelijkheid is de hulp van een online rekenmachine.

Er is geen tekort aan netwerkbronnen die online berekening van de vereiste waarde mogelijk maken. Ze zijn gemakkelijk te vinden op trefwoord

Een andere mogelijkheid om de benodigde gegevens te verkrijgen is door contact op te nemen met professionele ontwerpers.Dit is de meest betrouwbare manier, maar de nauwkeurigheid van de verkregen informatie zal behoorlijk duur zijn.

Maakt u vertrouwd met de regels voor het installeren en aansluiten van uitbreidingen van het gesloten en open type volgend artikelgewijd aan deze kwesties.

Hoe kies je het juiste expansievat?

Het wordt aanbevolen om in de planningsfase te beslissen over het type verwarmingssysteem. De keuze van de tank wordt doorgaans uitgesteld tot nadat de box is geplaatst, het systeem is geïnstalleerd en het volume ervan bekend is.

Bij het selecteren van de optimale expansievatoptie wordt het volgende aanbevolen:

• focus op het volume van het gesloten expansievat, dat de waarde van de thermische uitzetting van het koelmiddel overschrijdt;
• bij aankoop moet u letten op de verbinding, de vorm van de container en de locatie van de connectoren voor bevestigingsmiddelen - dit voorkomt verrassingen tijdens het installatieproces;
• Het is belangrijk om aandacht te besteden aan de instructies op de behuizing, die nuttige installatie-informatie en technische parameters bevatten.

Bij aankoop is het beter om u te concentreren op een vertrouwde fabrikant, ook al kosten de cilinders meer. Dit zal de sleutel zijn tot de lange levensduur van het verwarmingssysteem, op voorwaarde dat het correct wordt gebruikt en regelmatig wordt onderhouden.

Vóór aansluiting wordt de voordruk in het gascompartiment van de membraantank aangepast op een waarde die gelijk is aan de statische druk van de koelvloeistofkolom in het verwarmingscircuit. De afstelling gebeurt met behulp van een gewone autopomp en wordt geregeld door een manometer.

Het belangrijkste is om geen keteltank voor het verwarmingssysteem te kopen - ze zijn totaal verschillend qua technische kenmerken

Verwar expanders niet voor verwarmingssystemen en hydraulische accumulatoren voor koudwatertoevoerleidingen. Ze verschillen qua uiterlijk en ontwerpkenmerken.De eerste zijn rood geverfd en zijn meestal niet demonteerbaar, de laatste zijn blauw en voorzien van een verwijderbare flens om het membraan te repareren.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De video helpt u de parameters van een gesloten modificatie-expander te bepalen en de verschillen tussen verwarmingscilinders en ketelsystemen te begrijpen:

Het werkingsprincipe en de kenmerken van het kiezen van een container in de videoclip:

Het verwarmingssysteem van een privéwoning kan worden gemaakt volgens een open of gesloten circuit, waarvoor de installatie van een expander met het juiste ontwerp vereist is. De belangrijkste factor in de prestaties is het volume, dat u zelf kunt berekenen of deze zaak aan professionele ontwerpers kunt toevertrouwen.

Goed geselecteerde apparatuur zal helpen het vereiste vloeistofvolume in een open systeem te handhaven, en bij gesloten verwarming zal het het niveau van de werkdruk handhaven.

Schrijf opmerkingen in het onderstaande blok. Deel uw eigen ervaring met het monteren van verwarmingscircuits met een expansievat en informatie die nuttig is voor bezoekers van de site. Stel vragen, plaats foto's die verband houden met het onderwerp van het artikel.