Bể mở rộng của hệ thống sưởi ấm: thiết kế, tính toán và lựa chọn phương án tốt nhất

Một bể mở rộng được lựa chọn chính xác và lắp đặt chính xác của hệ thống sưởi ấm sẽ ngăn chặn sự cố của nó và sẽ duy trì áp suất ở mức yêu cầu.Nó cần thiết để dự trữ nước nở ra khi đun nóng. Tùy thuộc vào loại hệ thống, thiết bị mở rộng tích hợp có thể mở hoặc đóng.

Chúng tôi sẽ cho bạn biết cách chọn công suất dự trữ tùy thuộc vào sơ đồ sưởi ấm được tạo. Bài viết chúng tôi trình bày mô tả các tính năng thiết kế và chi tiết cụ thể của việc cài đặt thiết bị mở rộng. Các khuyến nghị được đưa ra rằng, nếu được tuân theo, sẽ đảm bảo hoạt động lý tưởng của bất kỳ loại mạch sưởi nào.

Bể mở rộng loại mở

Đặc điểm thiết kế của thiết bị giãn nở kiểu mở là sự tiếp xúc của chất làm mát với không khí. Sự lưu thông trong các hệ thống có thiết bị giãn nở loại này là sự đối lưu. Khi đun nóng, thể tích chất lỏng tăng lên, lượng chất lỏng dư thừa được hấp thụ bởi bình chứa.

Khi nhiệt độ giảm xuống, chất lỏng quay trở lại nhờ trọng lực, dưới tác dụng của trọng lực.

Do áp suất trong bình bằng 0 nên thiết bị không yêu cầu kết cấu kim loại chắc chắn, do đó:

• bất kỳ kim loại nào được sử dụng trong sản xuất vỏ máy;
• có thể sử dụng hộp đựng làm sẵn bằng nhựa chịu nhiệt;
• Hình dạng của bể không quan trọng.

Ở những ngôi nhà nông thôn, những thiết bị như vậy có thể được lắp ráp từ những vật liệu sẵn có. Là một thùng chứa, bạn có thể sử dụng một hộp hoặc thùng nhựa được trang bị một ống dẫn vào và một ổ cắm để chống tràn.

Thiết bị giãn nở kiểu mở có thể được chế tạo dưới dạng bể hình chữ nhật có nắp chống rò rỉ ở mặt phẳng trên cùng

Bên ngoài, nó là một bể kim loại thông thường, mặt phẳng phía trên được trang bị một lỗ để bảo dưỡng và bổ sung chất lỏng. Nắp chống rò rỉ giúp bảo vệ chống tắc nghẽn. Bộ phận buộc chặt được cung cấp ở phía dưới hoặc trên mặt phẳng bên.

Hệ thống sưởi mở được sử dụng trong các tòa nhà thấp tầng, nơi thể tích chất làm mát và chiều dài truyền thông sưởi ấm tương đối nhỏ.

Yêu cầu cài đặt rất đơn giản:

• thiết bị giãn nở được đặt ở độ cao tối đa, trên đường cung cấp;
• nguồn cung cấp được kết nối với bể thông qua một đường ống;
• Để xả chất lỏng dư thừa, một lượng tràn được đưa vào trên mức tính toán.

Để đảm bảo lưu thông bằng trọng lực, nên sử dụng ống có tiết diện tăng để lắp đặt.

Cấu trúc mở được đặt ở điểm trên cùng, từ đó chất lỏng thoát ra theo trọng lực

Thông thường, họ cố gắng lắp đặt bể trong phòng có hệ thống sưởi, được trang bị gác mái cách nhiệt, và nếu điều này không thể thực hiện được thì bể sẽ cần phải được cách nhiệt. Sự hiện diện của vật liệu cách nhiệt sẽ ngăn chặn sự đóng băng của chất lỏng và mất chức năng hệ thống.

Bể mở rộng kín

Đặc điểm thiết kế của các sửa đổi khép kín của bể là độ kín hoàn toàn, cho phép bạn duy trì áp suất cần thiết để lưu thông tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống.

Bể chứa bên trong được phân chia bằng màng thành phần không khí và chất lỏng. Mỗi ngăn đều được bịt kín hoàn toàn - hỗn hợp chứa nitơ từ ngăn không khí sẽ không bao giờ trộn lẫn với chất làm mát đổ đầy ngăn chất lỏng.

Nguyên lý hoạt động bể mở rộng kín bao gồm thực tế là chất lỏng được làm nóng từ hệ thống được đẩy vào phần chất lỏng của bể và bắt đầu tạo áp lực lên màng kín. Vách ngăn bị biến dạng và tác động lên phần không khí, nén nó lại.

Kết quả là thể tích buồng khí của bình giảm và khí trong đó bị nén. Tình trạng này góp phần làm tăng áp lực trong hệ thống. Ngay khi áp suất trở lại bình thường, chất làm mát sẽ được đẩy ra khỏi ngăn chứa chất lỏng.

Nếu áp suất tăng nhanh thì khi đạt đến thể tích tới hạn của chất lỏng trong bể, van an toàn sẽ được kích hoạt. Kết quả là chất làm mát dư thừa sẽ được loại bỏ khỏi bể.

Kết cấu khép kín hoàn toàn kín, phần dưới có mặt bích với ống dẫn vào, phần trên có núm để nạp gas

Tùy thuộc vào hình dạng, tất cả các thiết bị giãn nở kín để lắp đặt trong hệ thống sưởi ấm được chia thành các loại sau:

1. hình quả bóng - một loại cấu trúc màng có vách ngăn đàn hồi.Khi chất lỏng đi vào, nó giãn ra và hấp thụ toàn bộ thể tích dư thừa. Bản thân chiếc xe tăng trông giống như một viên nang hình cầu.
2. hình trái xoan - một loại màng bù thủy lực khác. Theo truyền thống, xi lanh giãn nở được chia thành các khoang khí và lỏng bằng một màng linh hoạt, nhưng cấu hình thân có hình dạng thẳng đứng hơi dài.

Bên ngoài, máy giãn nở hình bầu dục là một quả bóng hình trụ, sơn màu đỏ. Một mặt, có một núm vú để tạo áp suất trong buồng khí, mặt khác có một đường ống để thực hiện kết nối với hệ thống.

Các bộ phận buộc chặt được hàn vào thân máy, giúp lắp đặt bản lề cho thiết bị và có thể chịu được trọng lượng vận hành của thiết bị. Việc sửa đổi hình cầu của bể chỉ khác với hình bầu dục ở hình dạng.

Theo loại của chúng, thiết bị giãn nở màng kín được chia thành sửa đổi màng ngăn và bóng

Trong các hệ thống khép kín, tuần hoàn trọng lực sẽ không thể cung cấp mức áp suất cần thiết. Vì vậy, thiết kế bao gồm bơm tuần hoàn.

Bản thân thiết bị mở rộng có thể được cài đặt tại bất kỳ điểm nào trong hệ thống, nhưng khi thực hiện công việc cài đặt, nên tính đến các khuyến nghị sau:

• nơi tốt nhất để lắp đặt là đường hồi lưu, tới điểm lắp máy bơm;
• Tốt hơn là cung cấp chất làm mát từ phía trên, điều này sẽ làm giảm sự xâm nhập của không khí và duy trì chức năng nếu màng bị hỏng;
• Việc thiếu âm lượng chính có thể được bù đắp bằng cách lắp thêm một thiết bị mở rộng có công suất nhỏ hơn.

Khi lắp đặt, không được phép tính đến nội thất của căn phòng, nếu cần thiết. Để kiểm soát mức độ áp suất hệ thống sưởi ấm Thiết bị giãn nở phải được trang bị đồng hồ đo áp suất.

Một thiết bị giãn nở kín thường được đặt ở phía trước lò hơi, trước khi lắp đặt bơm tuần hoàn.

Khả năng bố trí gần lò hơi giúp loại bỏ vấn đề cần phải cách nhiệt bể chứa. Thiết bị được đặt trong phòng ấm áp, đảm bảo dễ sử dụng.

Thiết kế nào tốt hơn?

Các hệ thống, tùy thuộc vào thiết kế và vật liệu của bể mở rộng, có danh sách ưu và nhược điểm khác nhau. Tuy nhiên, theo các chuyên gia và người dùng có kinh nghiệm, ưu điểm về chức năng nghiêng về các tùy chọn đóng.

Ưu và nhược điểm của bể mở

Một hệ thống tự chảy đòi hỏi đường ống có đường kính lớn hơn, do đó trực tiếp làm tăng chi phí. Ngân sách phát triển hệ thống sưởi mở với bộ giãn nở bị rò rỉ sẽ tăng nhẹ, mặc dù nó vẫn tương đối nhỏ.

Ưu điểm chính của tùy chọn này là tính đơn giản, cộng với chi phí linh kiện và công việc lắp đặt thấp. Một tính năng tích cực khác là không cần kiểm soát mức áp suất.

Thiết bị mở rộng kiểu mở cho các hệ thống nhỏ có thể được lắp ráp từ các vật liệu có sẵn và việc lắp đặt nó sẽ không khó khăn

Tuy nhiên còn nhiều nhược điểm hơn:

• việc sử dụng chất chống đông rất nguy hiểm do khói độc;
• khả năng cài đặt chỉ bị giới hạn bởi điểm trên cùng của hệ thống;
• tiếp xúc thường xuyên với khí quyển làm tăng nguy cơ khóa khí và ăn mòn;
• khởi động chậm;
• sự thay đổi nhiệt độ kèm theo sự tuần hoàn đối lưu làm tăng tốc độ mài mòn thiết bị;
• dùng để sưởi ấm nhà thấp tầng, tối đa hai tầng;
• tổn thất nhiệt lớn và tiêu thụ năng lượng để sưởi ấm.

Một nhược điểm khác của hệ thống mở là tổn thất do bay hơi và tràn. Vì vậy, khi lắp đặt bể cần chú ý đảm bảo có thể tiếp cận được lỗ nạp.

Ưu và nhược điểm của bể kín

Nếu thiết bị mở rộng mở giành chiến thắng về giá cả và tính dễ lắp đặt, thì chức năng là điểm mạnh của bể kín, còn được gọi là bể mở rộng.Chúng được sử dụng trong xây dựng hệ thống sưởi ấm khép kínkhông tiếp xúc trực tiếp với khí quyển.

Expanzomat có những ưu điểm sau:

• độ kín hoàn toàn cho phép sử dụng chất chống đông;
• Vị trí của thiết bị mở rộng không ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống;
• cách nhiệt của không gian bên trong bể giảm thiểu khả năng khóa không khí và ăn mòn;
• sau khi khởi động, hệ thống nóng lên nhanh hơn và nhạy hơn với việc kiểm soát nhiệt độ;
• sự khác biệt nhỏ hơn giữa các điều kiện hoạt động của đường cung cấp và đường hồi lưu, do đó làm tăng tuổi thọ sử dụng;
• không yêu cầu lắp đặt đường ống có đường kính lớn, cho phép tiết kiệm chi phí xây dựng;
• không yêu cầu chú ý liên tục đến mức độ và tình trạng của chất lỏng;
• khả năng sử dụng trong các hệ thống được thiết kế cho nhiều tầng;
• tổn thất nhiệt nhỏ, giảm chi phí trong quá trình vận hành thiết bị.

Khi lựa chọn các thiết bị giãn nở loại này, bạn có thể gặp phải các bình kín có thiết kế không thể tách rời. Nếu màng ngăn bị trục trặc, xi lanh sẽ phải được thay thế bằng một cái mới.

Để theo dõi mức áp suất làm việc, đồng hồ đo áp suất được gắn trên xi lanh, một lỗ thông hơi tự động hoặc cơ học được lắp đặt để loại bỏ không khí dư thừa.

Trong số những nhược điểm, điều quan trọng cần lưu ý là sự phức tạp của thiết kế, các yêu cầu đặc biệt đối với vật liệu làm tăng giá thành của thiết bị. Để làm được điều này, chúng ta có thể thêm nhu cầu theo dõi áp suất liên tục và khôi phục nó nếu cần thiết.

Quy tắc tính dung tích bể

Bất kỳ loại máy giãn nở nào cũng sẽ chỉ có hiệu quả nếu âm lượng được chọn chính xác. Để làm điều này, hãy tính đến khả năng giãn nở của chất lỏng trong thời gian gia nhiệt.Nước trong các vòng sưởi ấm giãn nở ít nhất 3% tổng thể tích của hệ thống nước, chất chống đông - gần 5%.

Chất lỏng thuộc loại môi trường không nén được, vì vậy bể phải cung cấp cho chúng một lượng dự trữ đủ để giãn nở nhiệt với một mức nhất định. Với điều kiện mạch được làm đầy hoàn toàn bằng chất làm mát, ngay cả sự giãn nở nhiệt trong thể tích tính toán cũng có thể dẫn đến việc xả chất lỏng qua van an toàn và làm đổ chất làm mát xuống sàn.

Do đó, để việc vượt quá thể tích chất làm mát giãn nở không dẫn đến tai nạn, người ta mua bình kín cho mạch điện nhỏ trong nhà riêng sao cho thể tích của chúng bằng 10% tổng thể tích chất làm mát lưu thông qua hệ thống. Quy tắc này có giá trị đối với các hệ thống có dung tích lên tới 150 l.

Nếu hơn 150 lít chất làm mát di chuyển dọc theo vòng gia nhiệt, thì dung tích của bình kín được tính bằng cách nhân tổng thể tích chất lỏng với hệ số giãn nở của nó ở nhiệt độ vận hành cụ thể trong hệ thống.

Với giá trị thu được, bạn cần thêm kích thước của phớt nước, tức là. thể tích chất làm mát được hình thành trong bể do áp suất chất lỏng tĩnh tiêu chuẩn. Đối với các vòng sưởi lớn, con số này thường bằng 0,5% tổng thể tích chất làm mát, đối với những vòng nhỏ, dung tích đến 150 lít, lấy là 20%.

Lượng kết quả được nhân với hệ số hiệu chỉnh được xác định từ các giá trị của áp suất sơ bộ và áp suất cuối cùng trong hệ thống sưởi. Ước tính sơ bộ là có 1 thanh trên 10 m chiều cao đường viền. Áp lực cuối cùng được hình thành do hoạt động của hệ thống.

Tính toán thể tích của một bể kín cho các cấu trúc sưởi ấm phức tạp lớn như sau:

Các phép tính được sử dụng: Vn – thể tích danh định của bể kín; Ve là thể tích của chất làm mát trong quá trình giãn nở nhiệt (được tính theo công thức Vsystem×n%, trong đó n là hệ số giãn nở nhiệt của chất làm mát); Vv - bịt nước; po - áp suất sơ bộ; pe – chỉ báo áp suất cuối cùng, bằng giá trị áp suất tối đa của van an toàn trừ 0,5 bar

Dung tích của loại hở không được quy định chặt chẽ nhưng có quy định: thể tích của bể hở đến ống tràn phải bằng 3,5 - 4% tổng thể tích chất làm mát trong mạch sưởi.

Ước tính này là đủ cho một ngôi nhà nhỏ ở nông thôn, nhưng một tòa nhà để thường trú sẽ yêu cầu tính toán chính xác hơn. Trước hết, bạn sẽ cần tìm hiểu tổng khối lượng của hệ thống sưởi ấm.

Các phương án tính tổng công suất sưởi

Chỉ số này có thể được xác định với mức độ chính xác khác nhau theo ba cách chính. Thứ nhất, dựa trên dữ liệu hộ chiếu của nồi hơi. Như vậy, cần khoảng 15 lít chất lỏng cho mỗi đơn vị công suất thiết bị nồi hơi. Để có được dữ liệu cần thiết, bạn sẽ cần nhân 15 với công suất lò hơi được nêu trong bảng dữ liệu.

Thứ hai, bạn có thể tìm ra thể tích bằng đồng hồ nước khi đổ đầy hệ thống. Khi bạn đổ đầy, lượng chất lỏng sử dụng sẽ được tính đến. Đây là một lựa chọn chính xác và rắc rối hơn.

Phương pháp thứ ba liên quan đến việc tính toán tổng khối lượng của tất cả các phần tử của hệ thống sưởi ấm. Đây là lựa chọn chính xác nhất. Công suất của bộ trao đổi nhiệt của nồi hơi, bộ tản nhiệt, bộ đối lưu và dụng cụ đo lường có thể được xác định từ các đặc tính của hộ chiếu.Để tính toán dung tích đường ống, dữ liệu từ bảng được sử dụng.

Bảng này hiển thị kích thước ống tính bằng inch và thể tích của chúng tính bằng lít trên 1 mét, được sử dụng để tóm tắt tổng thể tích

Bảng này hiển thị khối lượng ống trên một mét chiều dài, được làm từ các vật liệu phổ biến và hiện đại nhất. Đường kính trong được biểu thị bằng inch từ 0,5 đến 1,5 đơn vị.

Một phương pháp khác được cho là có độ chính xác cao là tính toán bằng công thức:

Tổng V = π x D2 x L/4,

Ở đâu:

• π bằng 3,14;
• D - cho biết các thông số về đường kính trong của ống;
• L - cho biết chiều dài của đường ống hệ thống.

Sau khi nhận được dữ liệu cần thiết, chúng sẽ được tổng hợp và thu được tổng khối lượng của hệ thống, được sử dụng trong các tính toán tiếp theo.

Các bước và công thức cho toàn bộ chu trình tính toán thiết kế và tổ chức sưởi ấm cho nhà riêng được đưa ra ở đây. Chúng tôi khuyên bạn nên đọc những thông tin hữu ích.

Chọn bình giãn nở theo bảng

Nếu bạn có dữ liệu cần thiết, có thể chọn tùy chọn giãn nở tối ưu bằng cách sử dụng bảng thể tích và áp suất thiết kế.

Tổng khối lượng của hệ thống được tính toán theo phương pháp đã chỉ định, các thông số áp suất chỉ liên quan đến các sửa đổi khép kín và được chỉ định trong bảng dữ liệu thiết bị.

Dữ liệu từ bảng cho phép bạn chọn thể tích giãn nở từ 4 đến 300 lít

Tùy chọn này không yêu cầu tính toán đặc biệt ngoài tính toán tổng khối lượng của hệ thống. Việc sử dụng bảng giúp đơn giản hóa và tăng tốc đáng kể việc lựa chọn thiết bị giãn nở với dung tích bể cần thiết.

Sử dụng công thức tính toán

Nếu dữ liệu bảng không đủ, có thể tự tính toán chỉ số công suất cần thiết.

Để thực hiện việc này, hãy sử dụng công thức sau:

Vb = Vc x k/D,

Ở đâu:

• Vb - cho biết dung lượng mở rộng mong muốn;
• Vc – tổng công suất hệ thống;
• k là hệ số giãn nở của chất lỏng khi đun nóng;
• D – hệ số hiệu suất giãn nở.

Trong số dữ liệu cần thiết cho phép tính, vẫn chưa xác định được hệ số k và D. Giá trị đầu tiên là giá trị dạng bảng và giá trị thứ hai được tính bằng một công thức riêng.

Một bảng mở rộng nhiệt độ cũng tồn tại và được sử dụng. Nó cho phép bạn xác định hệ số cho các hệ thống có nước hoặc chất chống đông. Giá trị này không tuyến tính; nó thay đổi khi đun nóng, tùy thuộc vào sự hiện diện và nồng độ của glycol trong chất lỏng.

Sử dụng những số liệu này có thể xác định được các thông số hệ số giãn nở của chất lỏng khi đun nóng (k), cần thiết để tính thể tích của xi lanh giãn nở

Đối với nước, nồng độ ethylene glycol lấy bằng “0”, đối với chất chống đông nồng độ được xác định theo số liệu công bố của nhà sản xuất. Nhiệt độ gia nhiệt được coi là hoạt động đối với một hệ thống cụ thể.

Để tính toán độc lập hệ số hiệu suất của bể giãn nở, hãy sử dụng công thức:

(Qm – Qb): (Qm+1),

Ở đâu:

• Qm là áp suất lớn nhất của hệ thống theo ngưỡng đáp ứng danh nghĩa của van an toàn;
• Qb là áp suất sơ bộ trong buồng khí của thiết bị giãn nở theo bảng dữ liệu.

Nếu không biết thông số thứ hai, nó sẽ được đo trong quá trình bơm hơi hoặc bằng cách chảy máu qua núm của xi lanh.

Các phương pháp tính toán khác

Ngoài các phép tính độc lập sử dụng công thức và bảng, còn có các phương pháp thay thế. Tùy chọn tính toán có thể truy cập được là sự trợ giúp của máy tính trực tuyến.

Không thiếu các tài nguyên mạng cung cấp tính toán trực tuyến về giá trị cần thiết. Chúng rất dễ tìm thấy theo từ khóa

Một lựa chọn khác để có được dữ liệu cần thiết là liên hệ với các nhà thiết kế chuyên nghiệp.Đây là cách đáng tin cậy nhất nhưng độ chính xác của thông tin thu được sẽ khá tốn kém.

Sẽ giúp bạn làm quen với các quy tắc cài đặt và kết nối các thiết bị mở rộng loại đóng và mở bài viết tiếp theodành riêng cho những vấn đề này.

Làm thế nào để chọn đúng bể mở rộng?

Nên quyết định loại hệ thống sưởi ấm ở giai đoạn lập kế hoạch. Việc lựa chọn bể chứa thường được hoãn lại cho đến khi hộp được lắp đặt xong, khi hệ thống đã được lắp đặt và biết thể tích của nó.

Khi chọn tùy chọn bể mở rộng tối ưu, nên:

• tập trung vào thể tích của bình giãn nở kín vượt quá giá trị giãn nở nhiệt của chất làm mát;
• khi mua, bạn nên chú ý đến kết nối, hình dạng của hộp đựng và vị trí của các đầu nối cho ốc vít - điều này sẽ tránh được những bất ngờ trong quá trình lắp đặt;
• Điều quan trọng là phải chú ý đến hướng dẫn trên vỏ, trong đó có thông tin cài đặt và thông số kỹ thuật hữu ích.

Khi mua, tốt hơn là nên tập trung vào một nhà sản xuất đáng tin cậy, ngay cả khi xi lanh của họ sẽ đắt hơn. Đây sẽ là chìa khóa cho tuổi thọ của hệ thống sưởi, miễn là nó được sử dụng đúng cách và bảo trì thường xuyên.

Trước khi kết nối, áp suất sơ bộ trong ngăn chứa khí của bể màng được điều chỉnh đến giá trị bằng áp suất tĩnh của cột chất làm mát trong mạch gia nhiệt. Việc điều chỉnh được thực hiện bằng bơm ô tô thông thường và được điều khiển bằng đồng hồ đo áp suất.

Điều chính là không mua bể nồi hơi cho hệ thống sưởi ấm - chúng hoàn toàn khác nhau về đặc tính kỹ thuật

Đừng nhầm lẫn giữa thiết bị giãn nở cho hệ thống sưởi ấm và ắc quy thủy lực cho đường cấp nước lạnh. Chúng khác nhau về ngoại hình và tính năng thiết kế.Cái trước được sơn màu đỏ và thường không thể tháo rời, cái sau có màu xanh lam và được trang bị mặt bích có thể tháo rời để sửa chữa màng.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video sẽ giúp bạn xác định các thông số của thiết bị giãn nở sửa đổi khép kín và hiểu sự khác biệt giữa bình sưởi và hệ thống nồi hơi:

Nguyên lý hoạt động và đặc điểm lựa chọn thùng chứa trong video clip:

Hệ thống sưởi ấm của một ngôi nhà riêng có thể được chế tạo theo mạch hở hoặc mạch kín, đòi hỏi phải lắp đặt thiết bị mở rộng có thiết kế phù hợp. Yếu tố quan trọng trong hiệu suất của nó là âm lượng, bạn có thể tự tính toán hoặc giao phó vấn đề này cho các nhà thiết kế chuyên nghiệp.

Thiết bị được lựa chọn phù hợp sẽ giúp duy trì lượng chất lỏng cần thiết trong hệ thống mở và trong hệ thống sưởi kín, nó sẽ duy trì mức áp suất vận hành.

Vui lòng viết bình luận vào khối bên dưới. Chia sẻ kinh nghiệm của riêng bạn trong việc lắp ráp mạch sưởi với bể mở rộng và thông tin hữu ích cho khách truy cập trang web. Đặt câu hỏi, đăng ảnh liên quan đến chủ đề bài viết.