Confiabilidade, estabilidade e longa vida útil de qualquer rede de engenharia estão diretamente relacionadas ao cálculo correto dos componentes. Um tanque de expansão para aquecimento é um elemento importante no projeto de aquecimento do ar em uma casa particular. Não há ninharias na seleção e instalação. Ficar em geadas sem calor significa colocar em risco a saúde, além de provocar quebra de radiadores e dutos.
Objetivo do dispositivo
As propriedades físicas do líquido - aumentar de volume quando aquecido e impossibilidade de compressão a baixas pressões - implicam a instalação obrigatória de tanques de expansão nos sistemas de aquecimento.
Quando aquecida de 10 a 100 graus, o volume da água aumenta em 4% e os líquidos glicólicos (anticongelantes) em 7%.
Um aquecimento construído com caldeira, tubagem e radiadores tem um volume interno finito. A água aquecida na caldeira, aumentando de volume, não encontra saída. A pressão nos tubos, radiador, trocador de calor sobe para valores críticos que podem romper elementos estruturais, espremer as juntas.
Os sistemas de aquecimento privados podem suportar, dependendo do tipo de tubos e radiadores, até 5 atm. As válvulas de segurança em grupos de segurança ou em equipamentos de proteção de caldeira são acionadas a 3 bar. Essa pressão surge quando a água é aquecida em um recipiente fechado a 110 graus. Os limites de trabalho são considerados 1,5 - 2 atm.
Para acumular refrigerante em excesso, tanques de expansão são instalados.
Após o resfriamento, o volume do refrigerante retorna aos valores anteriores. Para evitar a ventilação dos radiadores, a água é devolvida ao sistema.
Todos os tipos de dispositivos possíveis são divididos em duas classes: tanques de expansão para aquecimento, fechados e abertos.
Tipo aberto
Tanques de tipo aberto para aquecimento são usados com mais freqüência em sistemas de gravidade (gravidade).
Projeto do tanque
Para a autoprodução, você precisará de qualquer contêiner - um balde, um recipiente, uma seção de tubo de grande diâmetro.
É feito um furo no fundo do tanque, através do qual o tanque é conectado ao sistema de aquecimento por meio de um tubo de alimentação. Na parte superior, é instalada uma tampa, por meio da qual é monitorado o nível do refrigerante e, se necessário, é feito o reabastecimento.
O tanque não fica sem tampa para evitar que poeira, insetos e objetos estranhos entrem na água.
Por conveniência, uma válvula de ar é instalada na tampa. Neste caso, o sistema é abastecido por uma torneira separada da fonte de água - a válvula libera ar, mas não permite que o excesso de água transborde.
Um tanque de expansão é montado no ponto mais alto do sistema de aquecimento. De acordo com o princípio de vasos comunicantes, o refrigerante não fluirá para fora do tanque.
Por segurança, o contêiner é equipado com uma mangueira de escoamento com saída para o esgoto ou fora de casa. Se muito líquido for coletado, ele será descarregado pela mangueira de forma segura, não inundando o ambiente.
É indesejável o uso de recipientes plásticos, pois a temperatura da água / anticongelante antes de entrar nos radiadores é próxima a 90 graus ou mais. O plástico entrará em colapso, o líquido refrigerante será derramado no quarto (no sótão).
Operação do dispositivo
Conforme o transportador de calor aquece, ele se expande. O excedente é descarregado no expansor. Após o resfriamento, a água retorna para o sistema de tubulação e radiador.
O tanque se comunica com o ar, cujo excesso é descarregado no ambiente.
Requisitos do dispositivo
Não há grandes requisitos para o projeto do tanque. Duas condições são atendidas:
- escolha um volume de recipiente suficiente para garantir os ciclos de aquecimento e resfriamento;
- o tanque deve estar em comunicação com o ar.
A forma pode ser qualquer, mas é indesejável que as dimensões horizontais (largura ou diâmetro) sejam maiores do que as dimensões verticais (altura). Quanto maior a área de superfície, mais água evapora quando aquecida, portanto, você terá que fazer mais controle e completar.
Para sistemas abertos, apenas água é escolhida como refrigerante. Os aditivos de álcool e glicol evaporam rapidamente do anticongelante aquecido, o que aumenta drasticamente o custo de manutenção - o refrigerante terá de ser abastecido regularmente e em grandes quantidades. Como aditivos, são frequentemente utilizados produtos químicos perigosos quando inalados, que, quando evaporados, prejudicam a saúde dos residentes.
Vantagens e desvantagens
As vantagens e desvantagens estão relacionadas ao design e operação do dispositivo.
Propriedades positivas incluem:
- o baixo custo do dispositivo adquirido e a capacidade de fazer você mesmo a partir de materiais de sucata;
- simplicidade de projeto, em que não há elementos mecânicos adicionais (bombas, membranas);
- a capacidade de fazer sem retrabalhar o sistema ao substituir a caldeira de gravidade (gravidade) por um aquecedor com circulação forçada;
- autonomia de trabalho;
Ao mesmo tempo, o uso de sistemas de gravidade e tanques de expansão abertos nem sempre é possível. As restrições são impostas ao número de andares do edifício - não mais do que 6 a 7 metros da parte inferior da caldeira até o nível superior do refrigerante no tanque.
O nível da água deve ser verificado regularmente, inclusive durante o verão. Com a falta de água, a circulação do refrigerante será interrompida. O contato entre as cavidades internas dos tubos de metal e os radiadores causa oxidação ou corrosão, o que reduz a vida útil do aquecimento. Além disso, os depósitos de ferrugem criam resistência hidráulica ao fluxo de água.
Não use sistemas de aquecimento abertos se caldeiras de eletrodo forem usadas no sistema, que exigem muito da composição química do refrigerante. Conforme a evaporação prossegue, a condutividade muda, o que afeta o desempenho do aquecedor de água.
Cálculo de volume
Na maioria das vezes, a água da torneira é usada para reabastecer o sistema de aquecimento. Sua temperatura não muda muito ao longo do ano. Em média, os valores tendem para 13 graus no inverno e cerca de 16-18 no verão. Quando aquecida de 10 a 90 graus, a água adicionará 4,5% em volume. O anticongelante aumentará de 6 a 7,5% em volume.
Levando em consideração a necessidade de uma pequena reserva, o volume do tanque de expansão deve ser de 10% da capacidade total do trocador de calor da caldeira, tubulações e radiadores.
Você pode calcular aproximadamente o volume necessário de diferentes maneiras. Eles fazem isso na fase de projeto e compra de materiais.
A capacidade de uma seção do radiador é indicada no passaporte do produto. O volume do líquido refrigerante em um medidor contínuo da tubulação é calculado de acordo com os dados de tabelas especiais. Por exemplo, um metro de tubo de aço de ¾ pol. Retém 0,43 litros de água e um tubo de 2 polegadas retém cerca de 2,4 litros. Somando os dados obtidos, obtém-se a capacidade aproximada do sistema de aquecimento.
A segunda maneira é prática. O sistema acabado, sem tanque, é abastecido com água. O volume é obtido de acordo com as leituras do medidor ou pelo número de baldes de água se o enchimento for feito manualmente.
Requisitos do local de instalação
Um tanque de expansão de tipo aberto é instalado no ponto mais alto do sistema. Geralmente é o segundo andar ou sótão.
No primeiro caso, é melhor escolher um local não residencial - durante a operação de aquecimento, o refrigerante faz barulho ao se mover através dos tubos, sons de gorgolejo soam desagradáveis, especialmente à noite. Além disso, parte da água evapora, aumentando a umidade do ambiente.
Ao instalar um tanque no sótão, são tomadas medidas para isolar o recipiente. Se isso não for feito, a maior parte do calor (10% do refrigerante no tanque) aquecerá o ar.
Quando o fornecimento de refrigerante é interrompido, o tanque não isolado esfria rapidamente. Depois de um tempo, a água vai congelar. Mesmo que o tanque não se rompa, os tubos de alimentação terão que ser aquecidos.
Fornece acesso rápido à tampa para verificar o nível e adicionar água.
Tipo fechado
O tanque de expansão para aquecimento do tipo fechado é montado em sistemas com circulação forçada do refrigerante.
Vantagens de design:
- estanqueidade - a água (anticongelante) não evapora e não pode derramar na sala;
- instalação em qualquer seção do duto;
- líquido anticongelante pode ser derramado no sistema, o que exclui o degelo durante quedas de energia de emergência;
- controle do estado do refrigerante por instrumentos;
- falta de contato com o ar e menor taxa de propagação da corrosão.
Os modelos selados são mais caros do que as opções abertas, mas na estimativa total para o sistema de aquecimento, o custo é pequeno.
A estanqueidade da estrutura não permite que o "excesso" de água escorra, podendo a pressão atingir valores críticos. Nesse sentido, ao instalar tanques de expansão fechados, deve ser instalado um grupo de segurança, o que também aumenta os custos.
Opções de design
O desenho das cisternas pode variar, mas o mesmo princípio permanece em todos os lugares.
O corpo é feito de metal durável por estampagem. O interior é coberto com um composto anticorrosivo.
O tanque é dividido em uma cavidade de ar e de trabalho por uma membrana elástica e quimicamente resistente.
Existem tanques azuis e vermelhos à venda. Os itens azuis são para abastecimento de água. Não é permitido utilizá-las para aquecimento, pois as membranas não são projetadas para altas temperaturas. Para aquecimento, apenas tanques vermelhos são comprados.
Um tubo de ramificação roscado é soldado na parte inferior do corpo para conexão com a tubulação.
Um bico com um carretel é instalado no lado oposto. Através dele, até que o sistema esteja cheio, uma pressão de 1 - 1,5 atm é criada na cavidade de ar. Isso é necessário para iniciar caldeiras com automação.
A parte principal é uma membrana elástica de butil ou etileno-propileno que divide o tanque em duas cavidades.
À medida que aquece, o refrigerante é espremido para a câmara de trabalho do tanque. A junta do diafragma é deformada, o ar é comprimido, enquanto aumenta a pressão. Se a pressão no sistema exceder 3 - 3,5 atm, o grupo de segurança irá operar, sangrando parte do excesso de fluido. Em alguns modelos, a válvula de segurança já vem embutida de fábrica.
Quando a água esfria, a pressão diminui, o refrigerante flui do tanque para a tubulação.
Recursos de instalação
Instalar o tanque no sistema ou substituí-lo (consertar) não é difícil, mesmo para um mestre com poucos conhecimentos de encanamento.
Um conjunto de ferramentas e acessórios precisará de, no mínimo:
- chaves inglesas;
- enrolamento no fio de acordo com as preferências do mestre (linho, fum);
- adaptadores de rosca (se necessário);
- suporte para fixar o tanque na parede.
Antes do início da instalação, é realizada uma auditoria dos recursos materiais disponíveis e também adquiridos os necessários.
Requerimentos de instalação:
- A estanqueidade do tanque permite a sua instalação em qualquer local, mas dá-se preferência ao troço do tubo de retorno mesmo na entrada da caldeira. Neste ponto, a temperatura do refrigerante é de cerca de 40-50 graus (na saída da caldeira 90-100), o que estenderá a vida útil da membrana.
- A bomba de circulação está localizada mais próxima da caldeira para não criar turbulência na água.
- O tanque é conectado por meio de uma conexão de desconexão rápida (americana) para que possa ser desmontado rapidamente para reparo ou substituição.
- Uma válvula de esfera é montada na frente do tanque (até a americana), ao fechá-la é possível retirar o tanque sem drenar o refrigerante de todo o sistema.
- O tanque deve ser fixado em uma base sólida de parede, para isso, o kit inclui um suporte de montagem e uma braçadeira do diâmetro necessário. Sem uma fixação confiável, ao encher com refrigerante, a massa do tanque pode chegar a 20–30 kg, o que pode danificar os tubos de alimentação.
Após a instalação, você pode verificar o sistema em ação.
Um tanque de expansão é um componente obrigatório dos sistemas de aquecimento, de cujas características de projeto se procede na escolha de um ou outro tipo de capacidade de reserva. A instalação é simples e não requer configuração, embora atenda a importantes requisitos de instalação.
