Todo sistema precisa disso! Tanque de expansão para aquecimento

O funcionamento de sistemas de aquecimento autônomos está associado a flutuações no volume do refrigerante causadas pelo seu aquecimento e resfriamento.

Para suavizar o golpe de aríete e compensar a expansão térmica, um tanque especial é instalado no circuito de aquecimento.

O nome técnico do dispositivo é expansomat. (da palavra expansão – “expandir”). É um tanque metálico de determinado volume com um tubo de derivação para conexão ao sistema.

Tanques de expansão: o que são, sua finalidade, diferenças de outros dispositivos hidráulicos, tipos

O líquido refrigerante que circula no circuito tem a propriedade de expandir durante o aquecimento e diminuir de volume durante o resfriamento.

Como a água é incompressível, quando ela se expande, o excesso de líquido permanece dentro dos canos.

Este fenômeno físico aumenta a pressão hidrostática do circuito fechado, o que pode causar danos à tubulação, operação inadequada do dispositivo de aquecimento, falha das bombas.

Para evitar situações de emergência, reservatórios especiais – tanques de expansão – são instalados em redes de aquecimento autônomas. Eles são feitos na forma de recipientes. de forma esférica, cilíndrica ou retangular, para dentro do qual flui o excesso de refrigerante quente.

Dependendo do tipo, os dispositivos possuem membranas internas, tubos para conexão à tubulação, drenagem da água resfriada, descarga do excesso no esgoto, além de válvulas de segurança.

Qual é a diferença entre tanques hidráulicos para sistemas de aquecimento de água e dispositivos para abastecimento de água?

1. Propósito.

Tanques de expansão para sistemas de aquecimento compensar a expansão térmica do elemento circulante.

Funções acumuladores hidráulicos — acúmulo de um volume de reserva de água para garantir pressão quando a bomba for desligada e proteção do sistema contra golpe de aríete.

1. Projeto.

Na cavidade do tanque de expansão, o líquido quente entra em contato com as paredes do dispositivo (membrana e tipo aberto), ou contatos apenas com a membrana elástica (tipo de balão). Para acumuladores hidráulicos de abastecimento de água, a primeira opção é excluída.

1. Material de partição.

Em redes de aquecimento, o diafragma é carregado lentamente, portanto, o principal requisito é a resistência ao calor. Para tanques hidráulicos de abastecimento de água, membrana de borracha de grau alimentício, resistente a alongamentos frequentes e rápidos.

Tanques abertos: dispositivo, princípio de funcionamento, vantagens e desvantagens

Expansores deste tipo usado em redes de aquecimento sem bombas de circulaçãoSão um recipiente sem tampa, ligado ao sistema de aquecimento e instalado no nível mais alto (no sótão).

Foto 1. Diagrama de instalação de um tanque de expansão aberto em um sistema de aquecimento. Cada parte da estrutura está identificada.

Durante o aquecimento, o volume do fluido de transferência de calor aumenta e o excesso flui para o reservatório. Quando a temperatura diminui, a água retorna por gravidade. Se o líquido ferver, seus vapores escapam pela parte superior aberta.

Como o líquido de arrefecimento pode transbordar, esses tanques são equipados com um bocal de transbordamento. Através dele, o excesso de água é descarregado no esgoto. Os benefícios incluem:

• simplicidade de design, facilidade de reparo;
• baixo custo do dispositivo;
• a possibilidade de fazer o tanque não só de aço, mas também de plástico.

Tanques de expansão abertos têm mais desvantagens do que vantagens.Entre elas estão a evaporação natural do líquido, o aparecimento de corrosão em recipientes metálicos, a necessidade de monitoramento constante e a impossibilidade de uso em redes de aquecimento com anticongelante.

Tanque de expansão tipo fechado com ar e válvula

Em redes onde o refrigerante se move sob a influência de equipamentos de bombeamento, são instalados tanques de expansão fechados.

A principal característica de projeto desses tanques é estanqueidade completa, permitindo manter uma pressão constante.

As carcaças são feitas de aço, a cavidade interna é dividida em duas seções por um balão ou membrana de diafragma.

A primeira é chamada de câmara de gás (ar), preenchida mistura contendo nitrogênio ou ar. Segundo - compartimento de líquido, por onde entra o líquido de arrefecimento aquecido. Cada câmara é completamente selada, de modo que o líquido não entra em contato com o ambiente nem com o gás. O dispositivo é complementado por um tubo de derivação para conexão à rede de aquecimento e uma válvula de alívio de pressão.

Princípio de funcionamento

Devido à expansão, o líquido de arrefecimento quente é empurrado para fora do circuito, para o compartimento de líquido do tanque, pressionando a membrana elástica. Em outra câmara, a mistura gasosa é comprimida, o que resulta em pressão excessiva.

Assim que o líquido esfria e perde volume, ele é comprimido pela ação do ar comprimido é empurrado de volta para o pipeline.

Quando a pressão e a temperatura aumentam rapidamente e o volume de líquido no tanque de expansão atinge valores críticos, a válvula de segurança é acionada: o excesso de água é drenado.

Tipos de membranas

Os dispositivos de compensação são produzidos com divisórias elásticas de dois tipos:

1. Diafragma — fixada em todo o perímetro interno e dividindo o espaço ao meio. O líquido entra em contato com as paredes, que são revestidas adicionalmente com compostos resistentes ao calor e à umidade.
2. Balão — assemelha-se externamente a um balão e é fixado no tubo de entrada. Ao entrar, o líquido refrigerante permanece dentro da membrana, sem tocar as paredes do dispositivo.

Divisórias tipo diafragma estacionárias, é impossível substituí-los se quebrarem. Os cilindros são trocados através do flange do tanque de expansão, que é fixado com parafusos.

Vantagens e desvantagens

Existem outras vantagens em favor dos tanques de expansão do tipo fechado:

• dimensões compactas;
• nenhum contato entre o refrigerante e o ambiente externo, que elimina o processo de evaporação;
• perda mínima de calor;
• a capacidade de criar pressão adicional;
• instalação em qualquer parte da sala da caldeira;
• altos valores de pressão final;
• extensão da vida útil caldeira, radiadores, tubulações.

Existem poucas desvantagens nos dispositivos de expansão fechada., entre eles o custo relativamente alto e a impossibilidade de substituir a membrana do diafragma.

Opções de cálculo

Para pequenos circuitos em que circula fluido 150 litros e menos líquidos, adquirem expansores com volume de 10% da capacidade total do sistema. Ao calcular dispositivos para grandes redes de aquecimento complexas, três métodos são utilizados:

Método #1. Cálculo do volume total de expansão do líquido em movimento na rede. O método permite calcular o tanque hidráulico de membrana com uma precisão de 10%. Para isso, determine:

• O volume total de fluido de transferência de calor em todo o sistema (valor C). Um valor aproximado pode ser obtido conhecendo a potência da caldeira - 1 kW consumido cerca de 15 litros. Preencher o contorno através do balcão dá um resultado preciso.
• O valor da expansão térmica (E) levando em consideração o tipo de refrigerante. Para água em t 90º C é o coeficiente aceito 0,034, o valor para anticongelantes é mostrado na tabela.
• Indicador da pressão máxima possível no circuito (P_máx.) — corresponde ao limite da válvula de segurança.
• Pressão mínima (de ajuste) (P₀), onde opera a rede de aquecimento.

Foto 2. Tabela com exemplo de cálculo de diversas características de um tanque de expansão dependendo de diversas condições.

Os dados são substituídos na fórmula:

V=(E×C)÷(1-(P0÷Pmáx))

O número resultante é arredondado para cima., já que o tanque de expansão deve compensar o volume calculado com uma pequena reserva. Para isso, o fator de enchimento do dispositivo também é levado em consideração.

Método nº 2. Contatar organizações especializadas em projetos. Uma opção prioritária, pois permite obter o resultado mais preciso. O alto custo do serviço é totalmente compensado pela escolha racional do tanque (você não pagará a mais por um volume desnecessário) e pela economia em reparos emergenciais.

Método nº 3. Usando calculadoras online. Recursos da internet permitem obter valores com precisão variável, portanto, tais resultados são considerados aproximados.

5 critérios para escolher produtos

1. Tipo de circulação do líquido de arrefecimento. Para sistemas onde a água se move naturalmente, utiliza-se um reservatório aberto. Em redes autônomas com bombas de circulação, utilizam-se reservatórios hidráulicos de membrana.

1. Tipo. Tanques com membrana não substituível (diafragma) têm um custo menor do que expansores com divisória de flange de balão. No entanto, se o diafragma romper, o tanque terá que ser substituído completamente.
2. Volume. É um valor calculado e sempre arredondado para cima.
3. Pressão máxima de trabalho. Deve corresponder (não ser menor que) ao valor máximo possível para todo o sistema de aquecimento.
4. Especificações técnicas. São levadas em consideração as temperaturas operacionais permitidas, pressão, volume, tipo de membrana, opções de montagem e conexão com tubos.

Ao escolher, preste atenção aos fabricantes. Marcas de renome prezam sua reputação, portanto, não há risco de comprar um tanque de expansão de baixa qualidade. Empresas respeitáveis ​​incluem: AQUASYSTEM, REFLEX, WESTER, IMERA, BOSCH e outros.

Fotos de produtos

Foto 3. Tanque de expansão fechado para sistema de aquecimento. Fabricante do produto: Stout.

Foto 4. Tanque de expansão do tipo fechado (produto vermelho) conectado ao circuito de aquecimento.

Foto 5. Tanque de expansão aberto conectado ao sistema de aquecimento. O tanque está localizado no ponto superior da estrutura.

Vídeo útil

Assista ao vídeo para saber onde instalar o tanque no seu sistema de aquecimento.

Serviço

Para o correto funcionamento do circuito de aquecimento e longa vida útil do tanque de expansão Medidas preventivas devem ser realizadas uma vez a cada seis meses. O trabalho inclui a verificação de danos externos, vazamentos, pressão inicial, integridade da membrana e sua substituição, se necessário. Se o tanque desmontado não for utilizado por um longo período, a água deve ser drenada e armazenada em local seco.