Expansionskärl för öppen värme: konstruktion, syfte, huvudtyper + tips för beräkning av kärlet

I dagens verklighet har expansionskärlet för öppet värmesystem för länge sedan och oåterkalleligt förlorat konkurrenskampen mot den mer moderna och effektiva slutna behållaren.

Icke desto mindre används den moraliskt föråldrade utrustningen aktivt. Och i vissa situationer har den till och med vissa fördelar jämfört med tekniska membrantankar.

I detta material kommer vi att gå igenom dess syfte och konstruktionsegenskaper, samt bekanta oss med arbetsprincipen och beräkningsreglerna för denna typ av kärl.

Kärlets syfte i öppna system

Den nämnda anordningen används i värmesystem för att förhindra haverier när värmemediets volym och tryck ökar, vilket sker vid uppvärmning.

För att vara exakt, när temperaturen på vattnet som cirkulerar i systemet stiger från 5 till 100 °C ökar volymen med 4%. Och det är mycket, eftersom det inte finns någonstans för det att ta vägen i rören och radiatorerna – det finns inget ledigt utrymme.

I expansionskärlet av öppen typ pressas överskottsvärmemediet ut ur värmesystemet, vilket förhindrar att delarna går sönder på grund av ökat tryck. Trycket uppstår för att vatten inte kan komprimeras och det ökar märkbart i volym vid temperaturhöjning. Efter avkylning återvänder värmemediet till värmesystemet.

Som ett resultat höjer några hundra gram i ett litet värmesystem eller några liter i ett ganska stort system trycket till kritiska nivåer och leder till kraftiga vattenslag.

Vilket medför att packningar pressas ut, att kopplingar, radiatorer går sönder och dyr reparation – allt detta vid ett olämpligt tillfälle.

Och när värmemediets temperatur sjunker, blir överskottet åter nödvändigt för systemets effektiva funktion, så det måste återföras, och i full mängd. Vid avdunstning måste vätskan fyllas på.

Karakteristiska drag hos öppna kärl

Sådana behållare är extremt enkla – som expansionskärl kan alltid användas en vanlig hink, en specialtillverkad behållare av enkla material, en dunk eller något liknande.

Konstruktionsegenskaper för behållaren

De viktigaste konstruktionskraven är:

• tillräcklig volym;
• brist på täthet.

Det vill säga, även avsaknad av lock är tillåten, även om det är önskvärt – det skyddar mot att smutspartiklar kommer in i värmesystemet.

Behållaren som ska användas som expansionskärl måste vara utrustad med en anslutning till vilken röret från värmesystemet ansluts. Detta är den enda nödvändiga anordningen.

Konstruktionen av varje expansionskärl är extremt enkel – det är en vanlig behållare utrustad med en eller flera in-/utgångar. Detta gör att överskott av vätska kan samlas och tömmas. De mest tekniskt avancerade tankarna är utrustade med vattenanslutning och en tömningskran som behövs för att transportera vatten till avloppet vid alltför stora volymer överskott.

Men för komfort och för att undvika små obehagligheter är det önskvärt att använda följande tillbehör:

• Överloppsslang eller rör — en sådan konstruktionsdel är nödvändig om expansionskärlet blir överfullt. Det vill säga, denna del leder vätska till avloppet eller bara utanför byggnaden och förhindrar översvämning.
• Vattenförsörjningsrör — det behövs för att fylla på värmesystemet med vatten. Det går helt att klara sig utan, men man bör förstå att denna procedur då måste utföras med en hink i handen. I det senare fallet blir konstruktionen billigare.

Eftersom expansionskärl ofta installeras på vindsutrymmen, bör man se till att de är värmeisolerade. Det förhindrar att vätskan fryser och att hela systemet slutar fungera.

Endast vanligt vatten kan användas som värmebärare. Eftersom moderna effektiva frostskyddsmedel i öppna kärl snabbt avdunstar. Det leder till en betydande kostnadsökning för hela uppvärmningsprocessen.

Dessutom är ångorna från frostskyddsmedel nästan alltid giftiga, vilket påverkar boendes hälsa. Mer om typer av värmebärare för värmesystem och deras egenskaper berättar vi i detta material.

Form och tillverkningsmaterial

Tankens form har ingen avgörande betydelse, så den kan vara vilken som helst:

• rund;
• rektangulär;
• trapetsformad osv.

Tillverkningsmaterialet kan vara vilken metall som helst eller till och med plast, men eftersom värmebäraren kan värmas upp till höga temperaturer måste den vara värmebeständig.

Den här bilden hjälper till att förstå principen för hur en expansionsbehållare fungerar. Till vänster visas värmebäraren i kallt tillstånd. Den har mer än tillräckligt med utrymme. Men när uppvärmningen börjar (bilden till höger) uppstår snart ett överskott av vatten. Egentligen är det inte mycket överflödig vätska, men det räcker för att hitta en svag punkt i systemet och orsaka en läcka eller leda till utrustningsfel.

Det finns olika varianter av öppna expansionskärl till försäljning, bland vilka det är lätt att välja det mest lämpliga. Eller så kan man tillverka en egen behållare av tillgängliga material som fungerar som expansionsbehållare.

Funktionsprincip för enheten

Expansionsbehållaren är en del av de enklaste värmesystemen som fungerar enligt fysikens lagar. När vätskan rör sig genom rör och radiatorer med självtryck tillhandahålls energin av tryckfallet.

För att inte störa den naturliga värmeväxlingen och vattencirkulationen bör expansionsbehållaren installeras på den högsta punkten i hela värmesystemet, medan pannan ska vara den lägsta. Mer detaljer om installation och anslutning av behållaren har vi diskuterat i den här artikeln.

Annars kommer närvaron av behållaren inte att ge önskad effekt. Det kommer inte att skydda mot tryckökningar, vattenhammare och efterföljande haverier.

En viktig fördel med öppna expansionsbehållare är deras tillgänglighet. Till exempel kan man tillverka en behållare även av tillgängliga material som finns på tomter, i förrådsutrymmen i privata hem. Vilken metall- eller plastbehållare som helst av rätt storlek kan bli en expansionsbehållare, vilket bilden visar.

Själva behållaren deltar inte i värmesystemets funktion när värmebäraren är kall.

Allt förändras när vätskan värms upp till höga temperaturer och skapar övertryck i rör och radiatorer, eftersom överskottet då aktivt bildas och pressas ut i expansionsbehållaren. Där stannar det tills värmebäraren svalnar, varefter det återigen rinner tillbaka till rör, radiatorer och pannan med självtryck.

Den beskrivna proceduren utförs cykliskt, det vill säga under hela behållarens driftperiod.

Eftersom värmesystemet är öppet, liksom själva behållaren, kan kompensationen för expansionseffekterna inte ske utan mänsklig inblandning.

Anledningen är att värmebäraren, i direkt kontakt med luft, avdunstar, och ju mer den värms upp, desto aktivare sker denna process.

Som ett resultat måste användaren regelbundet kontrollera vattennivån och fylla på efter behov.

Den angivna operationen utförs med en hink eller annan behållare med vatten. Det är inte särskilt trevligt, så systemet kan automatiseras genom att ordna vattentillförsel från ett vattenförsörjningssystem, oavsett om det är lokalt eller centralt.

Man bör veta att geometriska former och exakta beräkningar inte alls är viktiga när det gäller ett öppet expansionskärl. Huvudvillkoret för effektiv drift är att den placeras på systemets högsta punkt och att behållaren har tillräcklig volym fram till överloppsröret.

Dessutom kan den beskrivna proceduren göras helt autonom med hjälp av extra utrustning.

Men i så fall förloras de viktigaste fördelarna med alla öppna kärl och värmesystem:

• billighet;
• full autonomi, det vill säga oberoende av funktionalitet, tillförlitlighet och förekomst av några tekniska system i lokalen.

Alla processer i ett öppet kärl sker enligt den naturliga cirkulationen, utan hjälp av pumpar eller annan utrustning.

Resultatet är att för att expansionskärlet garanterat ska vara användbart, måste systemets dimensioner vara måttliga, det vill säga det bör inte användas för uppvärmning av villor och byggnader vars yta överstiger 100 m².

Den optimala platsen för expansionskärl är varma vindar. Eftersom det garanterat kommer att vara systemets högsta punkt, och dessutom gör denna lösning det möjligt att dölja konstruktionen med låga estetiska egenskaper från synen.

Om denna regel ignoreras kan det leda till betydande ekonomiska förluster, eftersom man måste göra en rad ombyggnationer för att säkerställa effektiviteten hos kärlet och hela systemet som en helhet.

Dessutom måste höjden begränsas. Det är mycket problematiskt att uppnå förväntat resultat vid försök att värma upp mer än tvåvåningsbyggnader på detta sätt.

Hur gör man beräkningen?

Som nämnts ovan kännetecknas alla expansionskärl som används för öppen uppvärmning av enkel konstruktion och tillverkning. Och beräkningen av måtten på en sådan anordning är inte mer komplicerad.

För detta kan man använda formler eller en metod som innebär en ungefärlig beräkning av reservoarens arbetsvolym.

Exempel på användning av formeln för att beräkna den nödvändiga tankvolymen. Utgående från den verkliga vattenvolymen som cirkulerar i kretsen, beräknar man endast dess ökning vid uppvärmning till en viss temperatur, avrundat uppåt. Sedan lägger man till resultatet till volymen av värmeöverföringsmedium i värmesystemet och lägger till ett godtyckligt antal liter "i reserv".

I verkligheten använder ägarna av ett litet sommarhus mycket sällan formler för att bestämma den nödvändiga tankkapaciteten. Oftast beräknar man en ungefärlig volym av expansionskärlet, till vilket man för säkerhets skull kan lägga till valfritt antal liter.

Orsak: vid öppna tankar påverkar överflödiga volymer inte kostnaden nämnvärt, och i vissa fall leder de inte alls till prishöjning.

Därför reduceras hela kapacitetsberäkningen till att bestämma 10% av den totala värmeöverföringsvolymen, vilket bör vara expansionskärlets minimivärde.

Enklast gör man detta vid projektering och konstruktion av värmesystemet, när alla parametrar för radiatorer, rör och andra konstruktionselement är kända, eller när de är lätta att ta reda på genom mätningar. Och sedan helt enkelt summera volymerna av alla komponenter.

Även om öppna expansionskärl och de system de är avsedda för sedan länge är föråldrade, gör tillgängligheten, och framför allt den höga graden av autonomi, dem efterfrågade under förhållanden långt ifrån idealiska. Till exempel om det finns problem med stabila elleveranser eller om fastighetsägarna inte bor där permanent.

Om ursprungsdata är okända är den mest praktiska beräkningsmetoden den empiriska. För detta måste man tömma allt vatten ur systemet och sedan fylla den med värmeöverföringsmedium på nytt.

Samtidigt måste mätning ske, vilket kan göras med hjälp av en mätare eller genom att använda en behållare med känd volym. Därefter återstår det att ta reda på de nödvändiga 10% av värmeöverföringsvolymen, vilket fungerar som en riktlinje vid tillverkning eller köp av tanken.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon nedan kommer att hjälpa dig att bättre förstå vad öppna expansionskärl är, hur de tillverkas och installeras:

Nästa video handlar om hemmagjorda tankar för värmesystem:

Öppna expansionskärl anses vara en föråldrad anordning, liksom hela den typ av värmesystem där de används. Det vill säga, sådan utrustning är ineffektiv, eftersom dess drift åtföljs av betydande värmeförluster, och uppvärmningen sker mycket långsamt.

Ändå gör den fulla autonomi, oberoende, enkelhet i underhåll och överkomlig kostnad att den öppna tanken är efterfrågad långt ifrån de stabila förhållandena i storstäder – på sommarstugor, i byar etc.

Har du frågor kvar om beräkningen av tanken eller vill du förtydliga andra punkter som vi inte nämnt i denna artikel? Fråga om de detaljer du är intresserad av, ställ dina frågor i blocket nedan – våra experter och andra besökare på webbplatsen hjälper dig att reda ut det.

Om du nyligen har tillverkat eller installerat en öppen tank, berätta om det i kommentarsfältet – din information kommer att vara användbar för många nybörjare. Lägg även till unika foton på din expansionsbehållare.