نحوه محاسبه منبع انبساط

منبع انبساط (Expansion Tank)

آب موجود در چرخه بعد از دریافت گرما در دیگ منبسط شده و حجمش افزایش می*یابد. جهت جلوگیری ازخروج این حجم اضافی از چرخه، منبعی تعبیه می*شود که به آن منبع انبساط می*گویند. با افزایش حجم آب موجود در چرخه (که شامل مجموع آب موجود در دیگ، لوله*ها و رادیاتور*ها می*شود)، فشار موجود در منبع انبساط نیز افزایش می*یابد و به عددی بین3-10 bar (بسته به ارتفاع بنا و نوع دیگ) می*رسد که بنا به اصل ظروف مرتبطه، این فشار به تمام آب موجود در چرخه تاسیسات اعمال می*شود و باعث بالارفتن آب از لوله*های تاسیسات می*گردد. به عبارتی دیگر، منبع انبساط با جمع آوری و ذخیره حجم اضافی ناشی از انبساط حجمی آب، که بر اثر گرما بوجود آمده است، از طریق مکانیزم*های مختلفی هد فشاری لازم برای بالا رفتن آب در لوله*های تاسیسات را فراهم کند.

نکته مهم دیگر درباره منبع انبساط این است که چون این منبع در ارتباط مستقیم با دیگ می*باشد، دمای آب موجود در آن در حین عملکرد پایای چرخه، در حد دمای معادل با آب خروجی از دیگ است و چون منبع انبساط در هوای آزاد نصب می*گردد، می*تواند انتقال حرارت بالایی با هوای سرد محیط داشته باشد که این مبادله گرما بیش از مبادله گرمای چند رادیاتور داخل ساختمان می*باشد و بار حرارتی اضافی قابل توجهی را به دیگ تحمیل می*کند. لذا عایق*کاری مناسب منبع انبساط می*تواند تا حد قابل توجهی،در هزینه جاری تامین انرژی مشعل و دیگ صرفه جویی کند که برای این عایق*کاری با توجه به جنس منبع که از گالوانیزه، آلومینیوم یا استیل باشد، ضخامتی بین 2 الی 5 سانتی*متر پیشنهاد می*شود.

منبع انبساط را با توجه به مکانیزم*های افزایش فشار موجود در آن می*توان به انواع زیر تقسیم کرد:

1- منع انبساط باز(Open Expansion Tank)

این دسته از منابع انبساط در ارتفاعی بالاتر از دیگ قرارمی*گیرند و حجم اضافی ناشی از انبساط، برای ورود به منابع از لوله رابط بین دیگ و منبع بالا رفته و فشاری معادل ارتفاع ستون آب بالارفته را به کل سیستم اعمال می*کند.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

محدوده عملکرد این منابع تا حدود 3 bar می*باشد که این فشار با توجه به اختلاف ارتفاع بین دیگ و منبع انبساط قابل محاسبه و تنظیم است. اما به دلیل این که ارتفاع ستون آب بالا آمده از منبع انبساط، هد فشاری لازم برای بالارفتن آب گرم در لوله*های تاسیسات را تامین می*کند، منبع انبساط باز را باید همواره در ارتفاعی بالا*تر از بالاترین مبادله*گر گرما نصب کرد که مطابق استاندارد*های موجود، اختلاف ارتفاع بین منبع و آخرین مبادله*گر باید بیش ار 2 متر باشد.

منبع انبساط باز از طریق لوله ارتباطی که با دیگ دارد و توسط شناور موجود در آن، مقدار آب موجود در چرخه را نیز کنترل می*کند، بدین ترتیب که در صورت بروز هرگونه نشتی(Leakage) در چرخه تاسیسات، حجم یا همان ارتفاع سطح آزاد آب موجود در منبع انبساط افت می*کند. بر اثر این افت، شناور پلاستیکی منبع انبساط که از هوا پر شده*است پایین آمده تا به اندازه آب خروجی از چرخه، آب شهری به سیستم اضافه گردد. با افزایش مجدد سطح آب، شناور بالا رفته و به وضعیت اولیه خود بازمی*گردد و ورود آب شهری به منبع قطع می*گردد. بدین ترتیب مقدار آب چرخه ثابت می*ماند.

حجم مورد نیاز برای منبع انبساط باز به صورت تئوری از طریق زیر قابل محاسبه است:

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

که در آن:

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت : حجم منبع انبساط

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت : حجم آب موجود در چرخه (شامل کل آب موجود در دیگ، لوله*ها و رادیاتور*ها)

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت : حجم مخصوص آب در بیشترین دمای چرخه

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت : حجم مخصوص آب در کمترین دمای چرخه

و K، ضریب تصحیحی می*باشد که معمولا برابر 2 در نظر گرفته می*شود.

برای محاسبه حجم آب موجود در چرخه، فرآیند محاسباتی نسبتا پیچیده*ای را باید انجام داد. به همین دلیل روش تقریبی ساده*تری با توجه به ظرفیت حرارتی دیگ در زیر ارائه می*گردد.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

که در آن، Q مقدار بار حرارتی با واحد مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت و V مقدار حجم منبع انبساط با واحد Liter می*باشد.

2- منبع انبساط بسته (Closed Expansion Tank)

منبع انبساط باز با وجود سادگی روش طراحی و ساخت، دارای معایبی است که می*توان به موارد زیر اشاره کرد:

· انتقال حرارت زیاد با هوای سرد محیط

· حجم لوله*کشی نسبتا بالا (بیش از ارتفاع ساختمان) جهت کارگذاری منبع

· عدم جوابگویی برای فشار های بیش از 3 bar در ساختمان های کوتاه(همانطور که می دانیم هر 10 متر بالا رفتن آب تقریبا برابر با 1 bar فشار اضافی می باشد، یک ساختمان 3 طبقه حدود 10 متر ارتفاع دارد و بیش از 3 bar فشار بر روی تاسیسات نمی توان از طریق ارتفاع اعمال کرد.)

· بروز خوردگی در حضور اکسیژن هوا و آب

برای رفع معایب فوق، از منبع انبساط بسته استفاده می*کنند. در داخل منبع انبساط بسته، مخزنی پر از گازی تحت فشار و نیز قسمتی برای ورود آب وجود دارد که از طریق برقراری تعادل فشاری بین گاز تحت فشار و آب، مقدار فشار آب تعیین می*شود. بدین ترتیب منبع انبساط بسته نیازی به نصب در ارتفاعی بالاتر از دیگ را ندارد و می توان آن را در موتورخانه و در نزدیکی دیگ (بر روی خروجی انبساط روی دیگ) تعبیه کرد.

منابع انبساط بسته را با توجه به مکانیزم عملکردی، نوع گاز و نوع مخزن حجم متغیر، به انواع زیر تقسیم می*شوند:

2-1- منبع انبساط بسته قابل تنظیم (Adjustable Expansion Tank)

در این مدل از منابع انبساط، با کاهش و یا افزایش دما ی سیستم، آب منبسط یا منقبض شده، هوا به منبع تزریق یا از آن خارج می*شود. بدین ترتیب که در ابتدا شیر الکترونیکی (Solenoid valve) خروجی هوا بسته و کمپرسور خاموش می*باشد. در این حالت مقدار کمی آب در دمای پایین در منبع موجود است. بعد از گرم شدن آب، حجم آن افزایش می*یابد و هوای درون منبع از طریق شیر خارج می*شود. زمانی*که مقدار آب درون منبع به بیشترین حجم مجاز خود رسید، شیر خروج هوا بسته می*شود و فشار ثابت می*گردد و در این حالت، در صورت کاهش دما که باعث کاهش حجم آب می*گردد، هوا از طریق کمپرسور به منبع تزریق می*گردد تا فشار هوای درون منبع ثابت بماند.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

2-2- منبع انبساط بسته دیافراگمی(Diaphragm Expansion Tank)

در این مدل از منبع انبساط، برای جبران کاهش و یا افزایش آب منبسط شده، به منبع آب تزریق شده و یا از آن خارج می*گردد. در حقیقت این منبع از یک بخش حاوی هوا یا نیتروژن و یک بخش خالی تشکیل شده* که بوسیله یک دیافراگم پلاستیکی انعطاف*پذیر از هم جدا شده*اند. بخش گازی حاوی مقدار معینی از هوا و یا نیتروژن است که در متراکم*ترین حالت بیشترین فشار اعمال شده به چرخه را تحمل می*نماید. بخش خالی منبع نیز توسط آب منبسط شده پر می*شود. این آب منبسط شده، دیافراگم حائل بین دوبخش را آنقدر به سمت بخش گازی جابجا می*کند که بخش گازی به فشرده ترین حالت خود برسد که در این صورت فشار عملیاتی مورد نیاز چرخه تامین می*گردد.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

در این مدل از منابع انبساط بسته، تزریق و تنظیم هوا یا نیتروژن از تریق یک شیر Schrader استفاده می کنند که نحوه عملکرد آن به شکل زیر می*باشد.

مشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

تصویر ازمشاهده لینک ها و تصاویر پس از ورود یا عضویت

در منبع انبساط بسته یک کنترل کننده ارتفاع (Level Controller) آب موجود در منبع را کنترل می*شود و در صورت کاهش سطح آب موجود در منبع انبساط، آب شهری توسط یک پمپ و با فشاری بیش از فشار داخل منبع، به منبع تزریق می*شود.