A capacidade de expansão do refrigerante é um elemento necessário do sistema de aquecimento. No processo de projeto, surge a pergunta: como calcular o tanque de expansão para aquecimento, determinar seu volume e dimensões? Os parâmetros dependerão de vários fatores, que serão estudados detalhadamente no artigo.
Para que serve o tanque de expansão
O fluido que circula no sistema de aquecimento expande-se significativamente quando aquecido. Para refrigerantes diferentes, esse coeficiente será diferente. Por exemplo, a água como refrigerante é muito mais eficiente. Tem um coeficiente de expansão térmica mais baixo e maior dissipação de calor do que o anticongelante de etileno glicol. Além disso, o aumento do volume depende da temperatura de operação.
Para compensar o aumento do nível de líquido no sistema, é construído um tanque de expansão, cujo cálculo dependerá de:
- Quantidades de fluido no sistema.
- Estruturas de aquecimento. Existem duas variedades: tipo fechado e aberto. Para cada um deles, o cálculo do volume é feito de forma diferente.
- Pico de temperatura do fluido no sistema. Se o cálculo for baseado na temperatura de operação, o tamanho do tanque será menor, mas as situações de emergência devem ser levadas em consideração quando o refrigerante estiver próximo da transição para o estado de vapor, o que aumenta significativamente seu volume.
- Um tipo de líquido. Várias substâncias diferentes são usadas: água, anticongelante, água com adição de álcool, óleo. Para cada um desses refrigerantes, o cálculo do volume do tanque de expansão será diferente.
Tanques abertos
Atualmente são utilizados três tipos de tanques de expansão. O mais antediluviano é usado no sistema de aquecimento gravitacional. É um tanque aberto. Ele é instalado no ponto mais alto e serve não apenas para coletar o excesso de fluido, mas também para remover o ar do sistema.
Tal aquecimento funciona apenas com água, pois os demais refrigerantes são bastante tóxicos. Seu uso em um sistema aberto resultará em envenenamento por vapor. A principal desvantagem de um sistema aberto é o congelamento da água em baixas temperaturas. Essa casa não pode ser deixada por vários dias sem aquecimento no inverno. Se isso acontecer, a água expandida durante o congelamento romperá os tubos de aquecimento.
O cálculo dos tanques de expansão do tipo aberto é baseado no coeficiente de expansão da água, em que este valor depende da temperatura: quanto maior, maismais valor. Para calcular o volume de fluido deslocado durante o aquecimento, você precisa multiplicar o coeficiente correspondente à temperatura de operação pela quantidade de refrigerante no sistema de aquecimento. Isso dará o volume necessário do tanque de expansão.
Por exemplo, se houver uma rede com um volume de 400 litros de água, operando a uma temperatura de 75 graus, então o volume de expansão será: 4000,0258=10,32 litros.
Para um sistema aberto, não faz sentido superdimensionar o tanque, pois esse projeto prevê um desvio que é conectado ao esgoto. O excesso de água flui para ele se a temperatura exceder o valor nominal.
Tanques de expansão selados
A próxima variedade são os tanques de expansão do tipo fechado. São utilizados tanto em sistemas por gravidade como em aquecimento com circulação forçada. A principal diferença entre os tanques fechados é sua estanqueidade completa. Isso foi feito para evitar o contato da água com o ar atmosférico, que contém uma grande quantidade de oxigênio, o que afeta negativamente a condição das tubulações. O excesso de pressão aqui é descarregado na atmosfera com a ajuda de válvulas de segurança.
O cálculo deste tipo de tanque de expansão é o mesmo do anterior. No entanto, aqui você precisa adicionar o volume de ar que será comprimido quando a água for forçada para o tanque. Ao contrário dos líquidos, os gases têm uma capacidade significativa de comprimir. Portanto, o volume de ar no tanque pode ser mantido pequeno - cerca de 30% do volume de água.
Como funciona um tanque de expansão tipo membrana
A principal variedade de sistemas de aquecimento modernos é o aquecimento forçado com um tanque de expansão do tipo membrana. Diferencia-se do usual recipiente selado pela presença de uma camada de borracha que separa a parte líquida do ar.
Quando o sistema está completamente cheio, o líquido no tanque atinge o nível superior do diafragma. Durante o aquecimento, o refrigerante começa a se expandir e, vencendo a resistência da membrana e do ar, sobe até o nível superior do tanque até que a pressão do ar comprimido e a pressão do refrigerante sejam iguais. Se a pressão anticongelante exceder significativamente os valores permitidos, a válvula de segurança do sistema de segurança funcionará.
Ao calcular o tanque de expansão para aquecimento do tipo fechado, o coeficiente de expansão é corrigido para o uso de anticongelante. Aumenta seu volume em cerca de 15% a mais de água.
Cálculo de um tanque de expansão tipo membrana fechada
Ao determinar o tamanho de um tanque tipo membrana, você pode seguir um caminho simples. Sabendo que o coeficiente de expansão da água a uma temperatura de 80 graus é 0,029, assim como o volume do sistema, pode-se fazer um cálculo primitivo.
Digamos que haja 100 litros no sistema. Multiplicando a quantidade de líquido por um coeficiente, obtemos o volume de expansão 2, 9. Para um cálculo simplificado, esse valor deve ser dobrado. Além disso, lembre-se que a expansão do anticongelante é aproximadamente 15% maior que a da água, e some esse valor. Ocorridocerca de 7 l.
Para um cálculo mais preciso do tanque de expansão, use a fórmula:
V=(Ve + Vv)(Pe + 1) / (Pe - Po), onde
V- o volume necessário do tanque de membrana para o sistema de aquecimento.
Ve - o volume de refrigerante obtido quando o sistema é aquecido. Este é o total de todos os aquecedores, tubos, caldeira.
Vv - o volume do selo de água no tanque. Em outras palavras, a quantidade de líquido que está sempre presente no reservatório como resultado da pressão hidrostática. Aproximadamente 20% em tanques pequenos e cerca de 5% em tanques grandes. Mas não mais de 3 anos.
Po - pressão constante. Depende da altura da coluna de líquido no sistema.
Pe - a pressão máxima que ocorre quando a válvula de segurança é acionada.
Conclusão
Calcular um tanque de expansão é um processo simples disponível para qualquer pessoa familiarizada com aritmética simples. Só é necessário levar em consideração o design do sistema de aquecimento, seu volume e tipo de refrigerante.
