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 به کار می روند:
- 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
در سیستم های گرمایش مرکزی دمای آب در گردش داخل لوله ها بر اثر حرارت دیدن بالا رفته و به دنبال آن حجم آب در گردش افزایش می یابد. این افزایش حجم می تواند به لوله ها و اتصالات سیستم گرمایشی فشار وارد کرده و منجر به ترکیدگی و انفجار قسمت هایی 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 می شود تا فشار به میزان استاندارد کاهش یابد. با این حال تکیه بر شیرهای اطمینان گزینه مناسبی نمی باشد چرا که از یک طرف ممکن است در اثر بروز مشکل فنی وارد عمل نشده و خطراتی ایجاد کنند و از طرف 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 می شوند. این مخازن بر روی قسمتی از سیستم لوله کشی سیستم گرمایشی شما نصب شده و تغییرات ناشی از افزایش فشار را کنترل می کنند. لازم به ذکر است که مخازن انبساط نه تنها می توانند تغییرات افزایش فشاررا کنترل کنند بلکه می توانند کاهش فشار آب ناشی از نشتی در سیستم را نیز جبران کنند.
بر این اساس انواع مختلفی از مخارن انبساط وجود دارد که به طور کلی در دو دسته مخازن انبساط باز و مخازن انبساط بسته تقسیم بندی می شوند. در ادامه با انواع مخزن های انبساط و نحوه محاسبه حجم مخازن انبساط بر اساس مساحت فضای موجود آشنا خواهید شد. با شیرجه استور همراه باشید.
نحوه انتخاب مخزن تحت فشار
همانطور که گفتیم منبع تحت فشار باید به منظور پیشگیری از خاموش روشن شدن مکرر پمپ آب و دسترسی همیشگی به آب تحت فشار در کنار پمپ آب مورد استفاده قرار بگیرد.
اما قبل از تهیه این وسیله لازم است به چند نکته مهم برای انتخاب آن توجه داشته باشیم:
جنس بدنه منبع تحت فشار
یکی از مهمترین نکاتی که باید در هنگام انتخاب منبع تحت فشار به آن توجه کنید، جنس بدنه منبع است. با این توضیح که اکثر منابع تحت فشار از جنس فلزی و فایبر گلاس هستند.
در این بین منبعی بهتر است که جنس بدنه آن مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی، خوردگی و پوسیدگی داشته باشد.
در غیر این صورت باید تقریباً هر ساله برای تعویض منبع تحت فشار خود اقدام کنید، که این مسئله باعث صرف هزینه های بیشتر خواهد شد.
جنس تیوپ منبع تحت فشار
اهمیت توجه به جنس تیوپ منبع تحت فشار نه تنها به منظور پیشگیری از پاره شدن مدام تیوپ است.
بلکه از آنجا که تیوپ در تماس مستقیم با آب درون منبع قرار دارد، باید از مواد بهداشتی و استاندارد ساخته شده باشد.
امروزه تیوپ های استاندارد منابع تحت فشار را از جنس EPDM یا BUTIL می سازند.
از نظر کارشناسان این جنس از تیوپ منبع هم مقاومت و انعطاف پذیری بالایی دارد و هم تاثیر منفی بر روی مزه، بو و رنگ آب آشامیدنی نمی گذارند.
میزان حجم منبع تحت فشار
از جمله مهمترین نکاتی که باید در هنگام انتخاب منبع تحت فشار پمپ آب به آن توجه شود، میزان حجم منبع می باشد.
دلیل اهمیت حجم یا ظرفیت منبع تحت فشار در این است، که اگر حجم منبع تحت فشار کمتر از حد مورد نیاز آن باشد، احتمال ترکیدن منبع وجود دارد.
علاوه بر این به موتور پمپ آب نیز آسیب وارد شده و سبب سوختن این وسیله در دراز مدت می شود.
به دلیل اهمیت حجم منبع تحت فشار در هنگام انتخاب این وسیله قصد داریم تا در ادامه بیشتر در این خصوص توضیح داده و نحوه محاسبه حجم منبع تحت فشار را بیان کنیم.
منظور از حجم منبع تحت فشار چیست؟
ساختار منبع تحت فشار پمپ آب به این صورت است که از دو قسمت جداگانه خشک و تر تشکیل شده است.
قسمت تر منبع تحت فشار در واقع همان قسمتی است که قرار است با آب پر شود و قسمت خشک منبع شامل تیوپ می باشد، که توسط باد پر می شود.
منظور از حجم یا ظرفیت منبع تحت فشار، میزان آبی است که می تواند در منبع به صورت تحت فشار ذخیره شده و در هنگام باز کردن شیر آب ساختمان مورد مصرف قرار بگیرد.
میزان حجم منابع تحت فشار بسیار متغیر می باشد، به شکلی که می توان منبع تحت فشار را در ظرفیت های 8 تا 3000 لیتری در بازار پیدا کرد.
اما توجه داشته باشید که در بین حجم های مختلف، تنها ظرفیت های ذیل برای مصارف خانگی مناسب هستند:
- حجم 24 لیتری برای سه واحد مسکونی
- حجم های 50 و 60 لیتری برای چهار طبقه تک واحدی
- حجم های 80 ، 100 و 150 لیتری برای ساختمان های چند واحده با یک پمپ مشترک
الباقی ظرفیت های منابع تحت فشار ذکر شده برای مصارف صنعتی، بوستر پمپ های آتش نشانی و بوستر پمپ های آبرسانی مورد استفاده قرار می گیرند.
انواع منبع انبساط
منبع انبساط باز
منبع انبساط باز از یک سو با هوای آزاد و از سوی دیگر با سمت مکش پمپ سیرکولاتور در ارتباط هستند و بالاتر از مرتفع ترین وسیله تبادل حرارت نصب می شوند. با توجه به ارتفاع نصب منبع، در لوله مکش پمپ، فشاری بیشتر از فشار جو به وجود آید و راه نفوذ هوا به درون سیستم سد می شود. منابع انبساط باز از طریق یک لوله پر کن به آب شهر یا آب نرم متصل می شود. آبی را که سیستم گرمایش در اثر تبخیر یا نشت احتمال از دست می دهد از طریق شیر شناور منبع جبران می شود.
در مناطق گرمسیر یا شرایطی که امکان انجماد آب در مواقع خاموشی پمپ ها یا دیگ کم باشد، می توان منابع انبساط را باید یک لوله به سیستم گرمایش متصل نمود. اما در شرایطی غیر از این بهتر است که منبع انبساط با دو لوله رفت و برگشت در مدار گردش آب سیستم قرار گیرد. منبع انبساط باز برای سیستم های گرمایش مرکزی کم فشار مناسب است.
منبع انبساط بسته
در مقابل، منبع انبساط بسته با هوای آزاد ارتباطی ندارد و فشار آن از فشار جو بیشتر است. منابع انبساط بسته را می توان در هر کجای ساختمان و بدون در نظر گرفتن ارتفاع آن نسبت به سایر تجهیزات تبادل حرارت نصب کرد. منابع انبساط بسته نیز مانند منابع انبساط باز در سمت مکش پمپ نصب می شوند. اتصال منبع به سمت دهش پمپ سیرکولاتور ممکن است منجر به بروز کاویتاسیون و قطع جریان آب شود.
به منظور تامین فشار در منابع انبساط بسته معمولاً از ازت استفاده می شود. استفاده از هوای فشرده به دلیل خاصیت ترکیبی آن با آب و ایجاد خوردگی معمولاً توصیه نمی شود. در این نوع منابع بخشی از حجم منبع با ازت پر می شود. به این ترتیب تغییرات حجم آب موجب تغییر حجم گاز می شود و فشار سیستم تقریباً ثابت باقی می ماند. البته در صورت استفاده از منابع انبساط بسته، فشار منبع باید طوری تنظیم شود که به هنگام سرد بودن سیستم بالاترین وسیله تبادل حرارت پر از آب باشد. این نوع منابع اغلب در سیستم های گرمایش مرکزی آب داغ یا بخار به کار گرفته می شوند. روش محاسبه ی حجم منابع انبساط برای استخر ها نیز دقیقاً همانند محاسبات سایر کاربردهاست.
فرمول محاسبه حجم مخزن تحت فشار
قبل از اینکه با فرمول محاسبه حجم منبع تحت فشار پمپ آب آشنا شویم، بهتر است پارامترهای مورد نیاز برای محاسبه این فرمول را بررسی کنیم:
- Vn : حجم مفید مخزن
- Va : حجم هوای فشرده
- Ve : مجموع حجم مفید و حجم هوای فشرده
- Vb : حجم کلی مخزن
- Pa : فشار هوا در حالت بیشینه
- Pe : فشار هوا در حالت کمینه
- Qp: دبی پمپ پرکن مخزن
- Qm : دبی مصرف
- t1 : زمان پر شدن مخزن در زمان در زمان کارکرد پمپ
- t2 : زمان خالی شدن مخزن
- T : دوره تناوب پر و خالی شدن مخزن
برای محاسبه کمیت های فوق به این صورت عمل می کنیم:
Vn = ( Qp – Qm ) × t1 در حالت پر شدن مخزن
Vn = Qm × t2 در زمان خالی شدن مخزن
T = t1 + t2 دوره تناوب
بنابراین حجم مفید مخزن از طریق رابطه ذیل محاسبه می شود:
در معادله فوق می توان با انتخاب و قرار دادن پارامترهایی همچون دوره تناوب، دبی پمپ، حداقل فشار هوای داخل مخزن و حداکثر فشار هوای داخل مخزن حجم کلی مخزن تحت فشار را محاسبه نمود.
