منبع انبساط چیست؟ | کاربرد ها و انواع آن

مقدمه

منبع انبساط یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌های گرمایشی است که نقش کلیدی در کنترل فشار سیستم ایفا می‌کند. در سیستم‌های گرمایشی مانند پکیج‌های شوفاژ و رادیاتورها، زمانی که دمای آب بالا می‌رود، این آب دچار انبساط می‌شود و حجم آن افزایش می‌یابد. اگر این افزایش حجم کنترل نشود، فشار سیستم بالا می‌رود که ممکن است به سایر اجزای سیستم آسیب برساند. منبع انبساط به‌طور دقیق برای جلوگیری از این مشکل طراحی شده است. در این مقاله به بررسی انواع منابع انبساط، نحوه عملکرد آن‌ها، کاربردها و نکات مهم در نصب و نگهداری این قطعه پرداخته می‌شود.

منبع انبساط چیست؟

منبع انبساط یک مخزن است که برای جبران افزایش حجم و فشار ناشی از انبساط آب در سیستم‌های گرمایشی طراحی شده است. به‌طور کلی، این قطعه مانع از بروز مشکلات ناشی از افزایش فشار مانند ترکیدن لوله‌ها، آسیب به پمپ‌ها و سایر تجهیزات سیستم می‌شود. هنگامی که دمای آب بالا می‌رود، آب منبسط می‌شود و برای جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار، منبع انبساط فشار اضافی را جذب کرده و فضای اضافی برای انبساط فراهم می‌آورد.

انواع منبع انبساط

منبع انبساط باز (Open Expansion Tank)

تعریف:
منبع انبساط باز یک مخزن ساده است که به صورت مستقیم به جو (هوا) متصل است. این نوع منبع به گونه‌ای طراحی شده است که آب اضافی ناشی از انبساط حرارتی در آن ذخیره می‌شود. این مخزن به سیستم وصل بوده و به طور مستقیم تحت تاثیر فشار و دمای محیط قرار دارد.

نحوه عملکرد:
زمانی که آب داخل سیستم گرمایشی گرم می‌شود، انبساط پیدا می‌کند و حجم آن افزایش می‌یابد. در این حالت، منبع انبساط باز به عنوان محفظه‌ای برای ذخیره‌سازی آب اضافی عمل می‌کند. این مخزن به علت باز بودن به جو، هیچ‌گونه فشار اضافی را تحمل نمی‌کند و افزایش حجم آب به راحتی در آن جای می‌گیرد.

منبع انبساط باز – خانه تامین

مزایا:

• طراحی ساده و ارزان قیمت.
• استفاده در سیستم‌های قدیمی یا سیستم‌های با حجم کوچک.
• عدم نیاز به دیافراگم یا محفظه‌بندی پیچیده.

معایب:

• به علت تماس مستقیم با جو، آب در معرض آلودگی و تبخیر قرار می‌گیرد.
• نیاز به نصب در بالاترین نقطه سیستم برای ایجاد سطح آزاد و جلوگیری از انجماد آب.
• به دلیل اتصال به هوا، ممکن است مشکلاتی از قبیل نوسانات فشار در سیستم ایجاد کند.

کاربردها: این مدل بیشتر در سیستم‌های گرمایشی قدیمی و سیستم‌هایی که نیاز به کنترل دقیق فشار ندارند، استفاده می‌شود. همچنین در سیستم‌های کوچکتر یا سیستم‌هایی که به دلیل هزینه‌های کم نمی‌خواهند از تجهیزات پیچیده استفاده کنند، به کار می‌رود.

محاسبات مهندسی:
برای طراحی یک منبع انبساط باز، محاسبات مهندسی معمولاً شامل تعیین حجم مورد نیاز برای ذخیره‌سازی آب اضافی در اثر انبساط، ارتفاع نصب مخزن نسبت به سیستم گرمایشی و همچنین تعیین نقطه اتصالات به سیستم لوله‌کشی است. در سیستم‌هایی که از منبع انبساط باز استفاده می‌شود، معمولاً سیستم تحت فشار کمتر و نیاز به تنظیم فشار ندارد، زیرا سیستم به طور طبیعی به دما و فشار محیط وابسته است.

محاسبه حجم منبع انبساط باز:

روش اول: در این روش قدم به قرم مطابق دستور عمل می کنیم:

۱- محاسبه حجم آب داخل لوله ها با استفاده از جدول بدین ترتیب که وزن آب بر حسب پاوند بر یک فوت طول لوله با قطر های مختلف را از جدول مذکور استخراج نموده در کل طول لوله کشی ( رفت با اضافه برگشت ) ضرب می کنیم تا وزن آب در لوله ها بر حسب پاوند بدست آید، سپس مقدار بدست آمده را تقسیم بر ۸.۳۳ نموده حجم آب را بر حسب گالن بدست می آوریم.

۲- تعیین حجم آب داخل دیگ و سایر وسایل مبدل حرارتی به گالن، این مقدار معمولا در کاتالوگ وسایل مذکور داده می شود.

۳- تعیین حجم منبع انبساط با استفاده از فرمول زیر:

درصد افزایش  ✖ ( حجم آب داخل + حجم آب ) = حجم منبع

جدول درصد افزایش حجم آب در دماهای مختلف

روش دوم: در این روش از دقت کمتری نسبت به روش پیشین برخوردار است:

حجم منبع انبساط باز بر حسب گالن ( V )

قدرت حرارتی دیگ(QB)

منبع انبساط بسته (Closed Expansion Tank)

تعریف:
منبع انبساط بسته به گونه‌ای طراحی شده است که فشار سیستم را کنترل و مدیریت می‌کند. این نوع منبع دارای یک مخزن بسته است که با استفاده از یک دیافراگم لاستیکی یا یک غشای قابل انعطاف، از آب و هوای داخل سیستم جدا می‌شود. این دیافراگم فضای خالی‌ای برای آب اضافی ایجاد می‌کند و از افزایش فشار بیش از حد در سیستم جلوگیری می‌کند.

نحوه عملکرد:
در سیستم‌های بسته، آب در اثر افزایش دما منبسط می‌شود. دیافراگم یا غشای داخل منبع انبساط بسته، اجازه می‌دهد که آب اضافی به فضای هوای فشار یافته منتقل شود. این فضای هوای فشار یافته اجازه می‌دهد که فشار اضافی به راحتی جذب شود و از آسیب به سایر اجزای سیستم جلوگیری کند. به دلیل طراحی بسته، این سیستم تحت فشار کار می‌کند و نمی‌تواند با محیط بیرون ارتباط مستقیم داشته باشد.

منبع انبساط بسته – خانه تامین

مزایا:

• عملکرد دقیق در کنترل فشار و انبساط آب.
• مناسب برای سیستم‌های مدرن و پیچیده که نیاز به تنظیم دقیق فشار دارند.
• نیاز به فضای کمتر نسبت به منبع انبساط باز.
• جلوگیری از تبخیر و آلودگی آب به دلیل عدم تماس با جو.
• می‌تواند فشار را به طور دقیق تنظیم و حفظ کند.

معایب:

• قیمت بالاتر نسبت به منبع انبساط باز به دلیل طراحی پیچیده‌تر.
• نیاز به نگهداری بیشتر، مخصوصاً در بررسی فشار و دیافراگم.
• در صورت خرابی دیافراگم، عملکرد سیستم به طور کامل متوقف می‌شود.

کاربردها: منابع انبساط بسته معمولاً در سیستم‌های گرمایشی مدرن، تاسیسات صنعتی، و سیستم‌های گرمایشی با فشار بالا و دمای متغیر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد دقیق و مداوم دارند، مانند پکیج‌های شوفاژ، سیستم‌های گرمایشی با رادیاتور و سیستم‌های تهویه مطبوع، بسیار مناسب هستند.

محاسبات مهندسی:
در طراحی منبع انبساط بسته، محاسبات مهندسی به دقت نیاز دارند. این محاسبات شامل تعیین حجم آب اضافی در اثر انبساط دما، فشار کاری سیستم و فشار پیش‌تنش دیافراگم است. برای بهینه‌سازی عملکرد سیستم، انتخاب اندازه صحیح مخزن، دیافراگم و تنظیم فشار در سیستم اهمیت زیادی دارد. همچنین، در طراحی باید ظرفیت لازم برای جذب فشار اضافی در شرایط بحرانی مانند دمای بسیار بالا یا نوسانات فشار در نظر گرفته شود.

روش محاسبه: می توان بر حسب قدرت حرارتی دیگ، حجم منبع انبساط بسته را از جدول استخراج نمود.

جدول ظرفیت پیشنهادی منبع انبساط بسته بر حسب قدرت دیگ

• این اندازه ها در سیستم اجباری بکار می رود که لوله های نمره پایین استفاده می کنند، در سیستم های طبیعی که لوله های نمره بالاتر بکار می رود منبع انبساطی با یک نمره بزرگتر در نظر گرفته می شود.

نحوه عملکرد این سیستم

هنگامی که دمای آب در سیستم گرمایشی افزایش می‌یابد، آب به دلیل انبساط، حجم بیشتری را اشغال می‌کند. این افزایش حجم باعث بالا رفتن فشار سیستم می‌شود. منبع انبساط با جذب این فشار اضافی، فضایی برای انبساط آب فراهم می‌کند و به این ترتیب از بروز آسیب به سیستم جلوگیری می‌کند. در سیستم‌هایی که از منبع های انبساط استفاده می‌کنند، فشار همواره در محدوده ایمن قرار می‌گیرد.

نصب و نگهداری منبع انبساط

نصب و نگهداری منبع انبساط باید با دقت انجام شود. اولین نکته مهم در نصب این است که منبع باید در محلی قرار گیرد که دسترسی به آن آسان باشد و فشار سیستم به درستی تنظیم گردد. همچنین، بررسی وضعیت دیافراگم و کنترل فشار به‌طور دوره‌ای از اهمیت بالایی برخوردار است. در صورت خرابی دیافراگم یا نشت آب، باید سیستم انبساط به سرعت تعویض گردد تا از بروز مشکلات جدی جلوگیری شود.

ظرفیت تقریبی منبع انبساط در سیستم آبگرم کم فشار

مرجع:راهنمایی مهندسی گرمایش و تهویه مطبوع – ویرایش یازدهم

فردپورجز – ترجمه محمدرضا سلطاندوست

انتخاب منبع انبساط مناسب

انتخاب منبع انبساط مناسب بستگی به عواملی مانند نوع سیستم گرمایشی، فشار سیستم و حجم آب دارد. برای سیستم‌های بزرگ و پیچیده‌تر، استفاده از منابع انبساط بسته توصیه می‌شود که قدرت جذب فشار بیشتری دارند. همچنین، مواد سازنده منبع انبساط باید از کیفیت بالایی برخوردار باشند تا از عمر طولانی سیستم اطمینان حاصل شود. برندهای معتبر مانند خانه تامین می‌توانند گزینه مناسبی برای خرید منبع انبساط با کیفیت باشند.

نتیجه‌گیری

منبع انبساط یک قطعه ضروری در سیستم‌های گرمایشی است که از آسیب‌های ناشی از افزایش فشار در لوله‌ها و تجهیزات جلوگیری می‌کند. انتخاب سیستم انبساط مناسب، نصب صحیح، و نگهداری دوره‌ای از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به نوع سیستم و نیازهای خاص آن، می‌توان منبع انبساط مناسب را انتخاب کرد تا عملکرد بهینه سیستم تضمین شود. برای خرید این سیستم موتورخانه با کیفیت بالا و اطمینان از طول عمر سیستم، استفاده از برندهای معتبر مانند khanetaminتوصیه می‌شود.

سوالات متداول

• منبع انبساط چه کاربردی دارد؟ 

این سیستم برای کنترل فشار در سیستم‌های گرمایشی طراحی شده است و با جذب فشار اضافی از بروز مشکلاتی مانند ترکیدن لوله‌ها یا آسیب به پمپ‌ها جلوگیری می‌کند.

• چه زمانی باید منبع انبساط تعویض شود؟

 در صورتی که فشار سیستم به طور غیرطبیعی افزایش یابد یا دیافراگم منبع خراب شود، باید منبع انبساط تعویض گردد.

• آیا منبع انبساط برای سیستم‌های آب سرد نیز استفاده می‌شود؟

 بله، منابع انبساط می‌توانند در سیستم‌های آب سرد نیز برای کنترل فشار استفاده شوند، اما بیشترین کاربرد آن‌ها در سیستم‌های گرمایشی است.

• چگونه می‌توان فشار سیستم انبساط را تنظیم کرد؟

 تنظیم فشار منبع انبساط معمولاً توسط تکنسین‌ها با استفاده از تجهیزات مخصوص انجام می‌شود تا فشار سیستم در محدوده ایمن باقی بماند.

• آیا نگهداری منبع انبساط دشوار است؟

 خیر، نگهداری منبع انبساط ساده است و فقط نیاز به بررسی دوره‌ای فشار و سلامت دیافراگم دارد.