منبع انبساط

منبع انبساط چیست؟

منبع انبساط مخزنی است که فشار اضافی سیالات گرم شده را بالانس کرده و کمبود آب در گردش درون سیستم های حرارت مرکزی را جبران می کند. منابع انبساط به طور کلی با دو هدف در سیستم های حرارت مرکزی بکار میروند:

  • کاهش فشار آب ناشی از گرم شدن و افزایش حجم بخار آب در دیگ ها و پکیج ها
  • جبران نمودن کاهش فشار ناشی از کم شدن آب در سیستم های حرارت مرکزی

کاربرد منبع انبساط

در سیستمهای گرمایش مرکزی دمای آب درگردش داخل لوله ها بر اثر حرارت دیدن بالا رفته و به دنبال آن حجم آب در گردش افزایش میابد.این افزایش حجم میتواند به لوله ها و اتصالات سیستم گرمایشی فشار واردکرده و منجر به ترکیدگی و انفجار قسمتهایی مانند دیگ سیستم گرمایش ساختمان شود.معمولا برای جلوگیری از چنین پیش آمدی شیر اطمینان سیستم گرمایشی وارد عمل شده و قسمتی از آب تخلیه میشود تا فشار به میزان استاندارد کاهش یابد.با این حال تکیه بر شیرهای اطمینان گزینه مناسبی نمیباشد چرا که از یک طرف ممکن است در اثر بروز مشکل فنی وارد عمل نشده و خطراتی ایجاد کنند و ازطرف دیگر با باز شدن شیر اطمینان شما حجم قابل توجهی از آب گرم سیستم را از دست خواهید داد.

برای حل مشکل مخازن انبساط پیشنهاد میشود این مخازن بر روی قسمتی ازسیستم لوله کشی سیستم گرمایشی شما نصب شده و تغییرات ناشی از افزایش فشار را کنترل کنند.لازم به ذکر است که مخازن انبساط نه تنها میتوانند تغییرات افزایش فشاررا کنترل کنند بلکه میتوانند کاهش فشار آب ناشی از نشتی درسیستم را نیز جبران کنند.

انواع منبع انبساط

انواع مختلفی از مخارن انبساط وجود دارد که بطور کلی در دو دسته مخازن انبساط باز و مخازن انبساط بسته تقسیم بندی میشوند.

1. منبع انبساط باز; مزایا و معایب

همانگونه که از اسم منبع انبساط باز پیدا است، این منابع از نوع مخازنی هستند که بطور مستقیم با هوای آزاد در ارتباط هستند و درواقع فشار هوای وارد شده از بیرون بر روی سطح آن ها و مایعات در گردش موجود در آنها اعمال میشود.منبع انبساط باز باید همیشه درارتفاعی بالاتر از آخرین مبدل حرارتی درساختمان قرارداده شود تا بتواند به بهترین شکل ممکن فشار کل سیستم را بالانس کرده و از هدر رفتن آب جلوگیری کند.به همین دلیل این نوع مخازن را معمولا روی پشت بام نصب میکنند تا هم ارتفاع آنها نسبت به سایر اجزای سیستم گرمایشی حفظ شود و هم در ارتباط مستقیم با هوا باشد.

از آنجا که در یک منبع انبساط باز، فشار هوای داخل سیستم ازطریق فشارهوای محیط بیرون تنطیم میشود این مخازن برای سیستم های گرمایشی با فشار کم مطلوب هستند. چرا که میزان فشاری که به سیستم و مایعات درون آن وارد میکنند با ارتفاع قرارگیری آن و فشار هوا ارتباط مستقیم دارد و نمیتواند فشاری بیش از فشار ثقلی ناشی از اختلاف ارتفاع محل نصب با سیستم گرمایش مرکزی منتقل کند.

نحوه عملکرد منبع انبساط باز

نحوه عملکرد یک مخزن انبساط باز به اینصورت است که با افزایش دما و حجم آب موجود درسیستم گرمایشی، حجم آن به علت افزایش دما افزایش یافته و سطح آب درون مخزن بالا می آید.با اعمال فشار محیط ازطرف مخزن به آب موجود در مخزن، آب این فشار را ازطریق لوله ها و تاسیسات به سایر قسمتهای سیستم گرماتیشی منتقل میکند و به این ترتیب باعث میشود آب به راحتی درهمه قسمتها به گردش درآمده و فشارمطلوبی داشته باشد.

بنابراین از آنجا که در یک مخزن انبساط باز، فشار هوای وارده به سیستم باعث بالا رفتن آب درسیستم میشود، هر چه مخزن انبساط باز در ارتفاع بالاتری نسبت به کل اجزای سیستم گرمایشی قرارگیرد فشار بیشتری میتواند واردکرده و درنهایت آب با فشار بهتری در کل سیستم دریافت و توزیع خواهد شد.بنابراین همواره پیشنهاد میشود منبع انبساط باز را درحداقل ارتفاع دو متر بالاتر از آخرین مبدل حرارتی قراردهید.

منبع انبساط باز میتواند میزان آب موجود در گردش در کل سیستم گرمایشی را نیز تنظیم کند.به این ترتیب که اگر درصورت وجود نشتی درسیستم میزان آب موجود در گردش کاهش یافت، مخزن بصورت خود بخود وارد عمل شده و با اتصالی که به آّب شهری دارد این کسری آب را جبران میکند.همچنین اگر در اثر افزایش فشار بیش ازحد درسیستم میزان آب موجود درسیستم بیش ازحد افزایش یافت با باز کردن شیرهای اطمینان باعث خروج آب اضافی سیستم شده و به این ترتیب همواره میزان آب در گردش موجود درسیستم گرمایشی را در یک حد ثابت و مشخص قرارمیدهد.

معایب و مزایای منبع انبساط باز

معمولا برای سیستمهای گرمایشی مرکزی ازمنبع انبساط باز استفاده میشود، بجز درشرایطی که به علت کمبود فضا امکان نصب مخزن انبساط باز در پشت بام میسر نباشد.ازجمله مزایای یک منبع انبساط باز میتوان به قیمت تمام شده پایین آن اشاره کرد که در مقایسه با منبع انبساط بسته ارزانتر بوده و معمولا نگهداری و هزینه سرویس ها و تعمیرات آن نیز کمتر میباشد.

یکی دیگر از مزایای منبع انبساط باز ضریب اطمینان بالای این نوع مخازن در برابر تحمل فشار های بالا است و با کنترل دقیقی که روی سیستم گرمایشی اعمال میکنند، احتمال ترکیدگی دیگ را به حداقل میرسانند.درواقع این اطمینان بالا به این دلیل است که دریک منبع انبساط باز با بالارفتن فشار آّب موجود درسیستم، منبع وارد عمل شده و آب اضافی از منبع سر ریز میکند.اما در یک منبع انبساط باز با بالارفتن فشار آب موجود درسیستم، مخزن شیر اطمینان موجود درسیستم گرمایشی را وادار به بازشدن میکند که دربرخی مواقع امکان عدم عملکرد صحیح شیر اطمینان به دلایل و نقایص فنی و مکانیکی وجود دارد.

معایب بیشتر منبع انبساط باز

  • نیاز به داشتن لوله کشی در پشت بام ساختمان جهت نصب و راه اندازی اولیه مخزن
  • کارکرد بهینه مخزن انبساط درفشارهای پایین و عدم کارکرد درفشارهای خیلی بالا
  • درصد بالای زنگ زدگی و خوردگی منبع به جهت نصب در هوای آزاد درمورد مخازن انبساط باز فلزی (مخزن انبساط پلاستونیک ضدخوردگی است).
  • افزایش مصرف و هزینه انرژی به علت قرارگیری در هوای آزاد و بخصوص درفصول سرد سال و اتلاف انرژی درمورد مخازن انبساط باز فلزی (مخزن انبساط دو لایه فوم دار پلاستونیک به خوبی از اتلاف انرژی گرمایی جلوگیری میکند).

 نصب و راه اندازی منبع انبساط باز

برای ایجاد اتصال بین مخزن انبساط باز و سیستم گرمایش مرکزی باید از دو لوله به صورت رفت و برگشت استفاده کرد. بدین ترتیب میتوان بین مخزن انبساط و سیستم گرمایش یک جریان آب ایجاد کرد.این جریان آب از این نظر حایز اهمیت میباشد که باعث میشود بین مخزن و سیستم گرمایشی همواره جریان آب برقرار باشد و بدین ترتیب در زمستان ها مخزن بعلت قرارگیری درهوای سرد بیرون یخ نمیزند.

توصیه میشود در ایجاد اتصالات لوله ای بین مخزن انبساط و سیستم گرماشی از شیر باز و بست استفاده نکنید چرا که درصورت غفلت و بسته شدن اتفاقی شیرها امکان افزایش فشار داخلی منبع انبساط و ترکیدگی آن وجود دارد.

2. منبع انبساط بسته؛ انواع، معایب و مزایا

منبع انبساط بسته همانطور که از اسم آن مشخص است منبعی است که با هوای آزاد تبادلی ندارد و فشار موجود در مخزن توسط یک مکانیسم به وسیله بالشتک های هوا و یا گازی مانند ازت تامین میشود.منبع انبساط بسته شامل مخزنی است که در آن بخشی برای قرارگیری یک گاز بی اثر تعبیه شده و درقسمت دیگر بخشی برای واردشدن آب درحال گردش درسیستم گرمایشی وجود دارد.در این نوع مخازن فشارسیستم در اثر ایجاد تعادل بین فشار بخش گازی و آب در گردش تنظیم میشود.به همین دلیل مخارن انبساط بسته باید درقسمتهایی درموتورخانه و یا نزدیکی دیگ نصب شوند و در ارتفاعی بالاتر از آب ورودی دیگ قرارداشته باشند.

در منابع انبساط بسته، بسته به نوع ساختار و عملکردشان و نوع گاز بکار رفته در مخزن گازی خود به دو دسته مخازن انبساطی قابل تنظیم و منابع انبساط دیافراگمی تقسیم بندی میشوند.در ادامه با این دو نوع منبع انبساط بسته آشنا میشوید.

1) منبع انبساط بسته قابل تنظیم

در این مخازن فشار آب موجود درسیستم دائما اندازه گیری شده و میزان آن دریک مقدار مشخص ثابت نگهداشته میشود.بدین ترتیب که در اثر تغییر دمای آب درگردش درسیستم گرمایشی،حجم آب در گردش در افزایش و یا کاهش یافته و بدین ترتیب میزان هوای موجود در مخزن تحت تاثیر این تغییرات تغییر میابد.بعبارت دیگر با گرم شدن تدریجی آب موجود درسیستم گرمایشی و ورود آن به مخزن انبساط، حجم آب به مرور افزایش یافته و بدین ترتیب هوای موجود درمخزن انبساط خارج میشود.

زمانیکه میزان آب موجود در مخزن به مقدار حداکثر خود رسید شیر خروجی هوای داخل مخزن بسته شده و فشار درون مخزن درحد ثابت و مشخص قرار میگیرد.پس از آن با افزایش حجم آب و یا کاهش حجم آب مخزن وارد عمل شده و با کاهش و یا افزایش آب موجود در مخزن فشار را در حد ثابت شده نگه میدارد.یکی ازمعایب موجود درمخازن انبساط بسته قابل تنظیم این است که درمواردی امکان ورود هوای موجود در مخزن به آب وجود داشته و بدین ترتیب میتواند باعث ایجاد حباب درون سیستم گرمایشی و لوله ها شود.این امر باعث میشود نیاز به هواگیری لوله ها و سیستم گرمایشی بیشترشود.

منبع های انبساط بسته تیوپی دارای یک تیوپ لاستیکی در درونشان هستند که مخزن را به دو بخش تقسیم میکند.درفضای بیرون تیوپ لایه هوا و یا گاز تحت فشار وجود داشته و درون آن توسط آب در گردش موجود درسیستم گرمایشی پر میشود.به اینصورت که زمانی که داخل تیوپ،که با آب منبسط شده پر شده است،تحت فشار آب زیادی قرارگیرد، تیوپ لاستیکی را به افزایش حجم میابد و زمانیکه این فشار بیش از آستانه تحمل بخش گازی باشد سیستم وارد عمل شده و با بازکردن شیر خروجی آب اضافی خارج شده تا فشار درون مخزن مجددا به حد نرمال اولیه بازگردد.ازجمله معایب مخازن انبساط بسته دیافراگمی میتوان به این موضوع اشاره کرد که تیوپ لاستیکی موجود بین دو قسمت گازی و مایع میتواند به مرور خاصیت خود را ازدست داده و سوراخ یا پاره شود و مشکلات متعددی درسیستم گرمایشی ایجاد و آن را مختل کند.

محاسبه حجم منبع انبساط مورد نیاز به نسبت ساختمان

محاسبه حجم موردنیاز ازیک منبع انبساط به نوع سیستم گرمایشی شما و فضا و مساحت ساختمان بستگی دارد.منابع انبساط با حجمهای مختلفی طراحی و تولید میشوند و دانستن حجم دقیق موردنیاز منبع انبساط برای شما پیش از اقدام به خرید ضروری است.چرا که اگر حجم متناسبی انتخاب نکنید ممکن است با مشکلاتی مانند سر ریز شدن بیش از حد آب و ازدست دادن حجم بالایی از آب گرم و درنتیجه آن بالا رفتن هزینه های انرژی و… مواجه شوید.همچنین اگر منبع انبساطی با حجمی بیشتر ازمقدار موردنیاز تهیه کنید میتوانید با مشکلاتی مانند عدم دریافت فشارمناسب آب درسیستم مواجه شوید.

عوامل تاثیرگذار بر محاسبه حجم منبع انبساط

  • حداکثر دمای مورد نیاز
  • حداکثر فشار مورد نیاز
  • حجم آب در گردش درسیستم گرمایشی، که با مساحت سیستم گرمایشی مشخص میشود.
  • حداکثر میزان انبساط و افزایش حجمی که حجم آب در گردش ممکن است در اثر گرم شدن در حداکثر دمای مورد نیاز پیدا کند.
  • ظرفیت دمایی دیگ مورد استفاده درسیستم گرمایش مرکزی

علاوه بر موارد کلی اشاره شده در بالا تعدادی از موارد و شرایط دیگر نیز وجود دارد که به انتخاب شما در خرید نوع مخزن انبساط ارتباط دارد و در واقع در هر مخزنی نسبت به مخزن دیگر متفاوت می باشد. به همین دلیل در ادامه مطلب نحوه محاسبه حجم مخازن انبساطی را به تفکیک نوع و دسته بندی آن ها ذکر خواهد شد.

محاسبه حجم منبع انبساط باز

برای محاسبه کردن حجم منبع انباسط باز ابتدا باید حجم آب در گردش در سیستم گرمایشی ساختمان را محاسبه کنید. پس از آن محاسبه حداکثر دمای مورد نیاز بسته به شرایط فصلی و آب و هوایی محل زندگی تان ضرورت دارد. به عبارت دیگر باید محاسبه کنید که در سردترین فصول سال به چه میزان دمای بهینه در محیط نیازمند هستید. بر اساس حجم آب در گردش و دمای مورد نیاز می توانید اختلاف حجم ناشی از افزایش دما را برای آب موجود در سیستم پیدا کنید و در نهایت بسته به عدد بدست آمده اقدام به خرید حجم مناسب برای خود کنید. در ادامه به تفکیک شما را با نحوه محاسبه هر یک از پارامترهای گفته شده در بالا آشنا خواهیم کرد:

۱محاسبه حجم آب در گردش در سیستم گرمایشی: برای این کار می توانید وزن آب موجود در طول یک متر از لوله را حساب کرده و آن را در طول کل لوله های موجود در سیستم گرمایشی ضرب کنید. پس از آن می توانید از فرمول زیر برای محاسبه افزایش حجم در اثر گرم شدن استفاده کنید.

V=Q*1.5/1000

در این فرمول: حرف V بیانگر حجم منبع انبساط باز مورد نیاز بر اساس لیتر می باشد. حرف Q نشان دهنده ظرفیت دمایی دیگ سیستم گرمایش مرکزی است که بر حسب کیلو کالری بر ساعت بیان شده و معمولا به راحتی می توانید آن را در دفترچه و اطلاعات خرید اجزای سیستم گرمایشی خود پیدا کنید. ضریب به کار رفته در فرمول (۱٫۵) نیز ضریب اطمینانی است که برای جلوگیری از هدر رفتن آب پس از گرم شدن و افرایش حجم در نظر گرفته شده است. با فرمول فوق می توانید به راحتی حجم منبع انبساط باز مورد نیاز ساختمان را محاسبه کنید.

۲محاسبه قطر لوله های ورود و خروج در منبع انبساط باز

  همان گونه که پیش از این گفته شد در منبع انبساط باز بین سیستم گرمایشی و مخزن از طریق لوله های ورود و خروج (یا رفت و برگشت) ارتباط وجود داشته و این ارتباط باعث گرم شدن مخزن در فصول سرد سال می شود. برای محاسبه قطر مورد نیاز این لوله ها شما می توانید از فرمول های زیر استفاده کنید:

d1=15+1.5*(Q/1000) ^1/2 و d2=15+(Q/1000) ^1/2

در این فرمول ها، مقدار d1 بیان گر قطر لوله ورودی برحسب میلی متر و d2 بیان گر قطر لوله خروجی از مخزن برحسب میلی متر می باشد. Q ظرفیت دمایی دیگ را شامل شده و برای سیستم های حرارت مرکزی به صورت کیلو کالری در ساعت می باشد که در مشخصات سیستم گرمایشی شما درج شده است. به یاد داشته باشید که در این فرمول ها قطرهای بدست آمده بر حسب میلی متر خواهند بود و از آنجا که قطر لوله ها در بازار با اینچ بیان می شود شما باید اعداد بدست آمده به میلی متر را تبدیل به اینچ کنید تا بتوانید لوله مورد نیاز خود را به راحتی در بازار تهیه کنید.

۳محاسبه حجم منبع انبساط بسته

   محاسبه حجم در منبع انبساط بسته بستگی به نوع منبع دارد و در دو نوع منبع انبساط بسته قابل تنظیم و دیافراگمی متفاوت خواهد بود. در ادامه نحوه محاسبه حجم منبع انبساط به تفکیک هر یک را توضیح خواهیم داد.

۴محاسبه حجم منبع انبساط بسته قابل تنظیم

برای محاسبه حجم منبع انبساط بسته قابل تنظیم می توانید از فرمول زیر استفاده کنید:

Vt=(0.00041*T-0.0466) *Vs/((Pa/Pf)-(Pa/Po))

در این رابطه حروف Vt بیان کننده حجم مورد نیاز خواهد بود. Vs حجم آب موجود در سیستم گرمایشی است و بر حسب گالن تعریف شده است. که نحوه محاسبه آن را در بخش بالا توضیح دادیم. T میانگین دمای سیستم گرمایش شما است که بر حسب فارنهایت می باشد. Pa فشار هوای موجود در مکان نصب منبع بوده و بر حسب پوند بر اینچ می باشد. Pf فشار وارده بر سیستم پس از پر شدن آب داخل مخزن می باشد و بر حسب پوند بر اینچ بیان می شود. Po حداکثر فشار وارده به مخزن پس از رسیدن آب به حداکثر دما و افزایش حجم بوده و بر حسب پوند بر اینچ در نظر گرفته می شود.

محاسبه حجم منبع انبساط بسته تیوپی

حجم منبع انبساط بسته تیوپی از طریق فرمول زیرمحاسبه میشود:

Vt=(0.00041*T-0.0466) *Vs/(1-(Pf/Po))

در این رابطه حرف Vt بیان کننده حجم منبع انبساط مورد نیاز از رابطه است. T میانگین دمای سیستم گرمایشی شما بر حسب درجه فارنهایت می باشد. Pf فشار موجود در مخزن هنگام پر شدن از آب می باشد و بر حسب پوند بر اینچ در نظر گرفته می شود. Po نیز حداکثر فشار وارد شده به مخزن پس از رسیدن آب به حداکثر دما و افزایش حجم آب موجود در سیستم گرمایشی بوده و بر حسب پوند بر اینچ در نظر گرفته میشود.

    سبد خرید