منبع انبسط چیست

هنگامی که یک سیستم از آب پر میشود دارای یک حجم مشخص میباشد و زمانی که به آب حرارت میدهیم و دمای آن بالاتر میرود، سیال انبساط حجمی پیدا کرده و حجم آن افزایش پیدا میکند. حال اگر این اضافه حجم که به تبع آن فشار نیز افزایش پیدا میکند به وسیله ای خنثی نگردد سبب ترکیدگی در سیستم میگردد. لذا جهت رفع آن از مخزنی به نام منبع انبساط استفاده میکنیم. بنابراین در تاسیسات به منظور تثبیت فشار سیستم و فراهم آوردن امکان انبساط حجمی آب در اثر افزایش دما در سیستم بسته، لازم است از منبع انبساط استفاده گردد. منابع انبساط ممکن است به صورت باز یا بسته باشد.

منبع انبساط باز

این منبع که با هوای آزاد در ارتباط است در خط مکش پمپ و برفراز بالاترین مبدل حرارتی ساختمان (حداقل 7 فوت بالاتر) نصب میشود. اتصال منابع انبساط به خط مکش پمپ، باعث میگردد که سمت مکش تحت فشار اتمسفر قرار داشته هوا نتواند به داخل سیستم نفوذ کند.

فشار استاتیکی ناشی از ارتفاع آب در منابع انبساط که روی پمپ اعمال میگردد، باید بزرگتر از افت فشار آب در لوله، از محل اتصال به لوله انبساط تا سمت مکش پمپ باشد. در شکل زیر ارتفاع استاتیکی باید بزرگتر از افت فشار در خط مکش پمپ باشد.

همچنین وجود وسایلی از قبیل صافی پمپ میتواند باعث افزایش افت فشار در خط مکش پمپ گردد. منبع انبساط باید در یک ارتفاع منطقی قرار گیرد. از لحاظ نظری میتوان با یک لوله اتصال گردد ولی بهتر جهت سیرکولاسیون از دو لوله استفاده کرد که یکی جهت لوله رفت سیستم حرارت مرکزی دیگری جهت لوله برگشت سیستم حرارت مرکزی در نظر گرفته شود. منبع انبساط باز برای سیستم های حرارت مرکزی با فشار کم دمای حداکثر 180 درجه فارنهاینت مناسب است.

طریقه نصب منبع انبساط باز

 منبع انبساط باز معمولا دارای یک لوله پرکن، لوله رفت، لوله برگشت و لوله سرریز که به عنوان لوله اصلی تخلیه که معمولا به داخل موتورخانه کشیده شده تا در صورت سرریز منبع انبساط، نگهدار موتورخانه یا سرایدار مجتمع از آن اطلاع پیدا کند و اقدامات لازم را انجام دهد.

منابع انبساط به دلیل سرما و جلوگیری از خطر یخ زدگی در زمستان بهتر است دو لوله اجرا گردد و گردش آب در منبع انبساط در جریان داشته باشد اما این گردش آب باعث هدر رفت گرما میشود لذا باید منبع انبساط عایق کاری مناسبی صورت پذیرد. از جمله وظایف منابع انبساط در سیستم حرارت مرکزی به شرح زیر است:

• خنثی کردن انبساط حجمی ناشی از افزایش حجم آب
• تغذیه فرعی سیستم
• ایجاد فشار در سیستم حرارت مرکزی
• هواگیری خودکار در سیستم حرارت مرکزی با منبع انبساط باز

محاسبه حجم منابع انبساط باز

جهت محاسبه منبع انبساط باز، دو روش به کار می رود اولین روش دقیق تر و صحیح میباشد(در دفترچه محاسبات باید مبنا قرار گیرد) روش دوم جهت محاسبه سر انگشتی و در ساختمان های متوسط می تواند جوابگو باشد.

روش اول: محاسبه حجم آب داخل لوله با استفاده میزلت آب گیری مبدل های حرارتی مولد ها و آب داخل لوله ها، در این حالت باید به وسیله نقشه های اتوکد یا رویت مقدار حجم آب سیستم به دست امده و باید حجم آب رادیاتور ها و فن کویل یا هواساز ها را نیز از کاتالوگ سازنده آن بدست آورد.

حال حجم آب به وسیله ضرب در درصد افزایش حجم آب با توجه دمای اب میباشد.

محاسبه سرانگشتی منبع انبساط

روش دوم: این روش از دقت کمتری نسبت به روش پیشین بر خوردار است

چنانکه ذکر شده است، منبع انبساط باز ممکن است با یک لوله و یا دو لوله یکی برای رفت و دیگری برای برگشت آب، به سیستم مربوط شود. شکل نمایش شماتیک یک منبع انبساط باز است که لوله های آن نمایش داده شده است.

محاسبه لوله رفت برگشت منبع انبساط

جهت محاسبه لوله رفت و برگشت در منبع انبساط از فرمول های زیر استفاده میکنیم:

سایز لوله رفت به منابع انبساط

سایز لوله برگشت به منابع انبساط

ابعاد بر حسب میلی متر و QB بظرفیت دیگ برحسب Kcal میباشد.

حداقل سایز جهت لوله رفت منبع انبساط مقدار 1 اینچ میباشد و حداقل سایز جهت لوله برگشت 4/3 میباشد.

لازم به ذکر است در سیستم های حرارت مرکزی با منبع انبساط باز هیچ گونه شیری نباید در مسیر لوله های رفت و برگشت منابع انبساط قرار گیرد.

دلایل سرریز منبع انبساط

در سیستم های حرارت مرکزی یکی از ایرادات رایج در آن سرریز منبع انبساط میباشد. سرریز منابع انبساط باعث بروز مشکلات بسیار زیادی در ساختمان و عدم بازدهی مناسب سیستم میگردد. از مهمترین دلایل سرریز منبع انبساط به شرح زیر میباشد.

• خرابی شیر شناوری و پرکن منبع انبساط: یکی از اولین دلایل و محتمل دلیل های سرریز منابع انبساط میباشد. در اولین قدم در مواجه با سر ریز منبع انبساط چک کردن آن میباشد.
• سوراخ شدن منبع دوجداره و یا منبع کویلی: در صورت سوراخ شدن منبع کویلی یا منبع دوجداره باعث ورود آب به داخل سیستم حرارت مرکزی میگردد. لذا در صورت سرریز منابع انبساط خصوصا در سیستم های قدیمی باید سلامت منبع دوجداره بررسی گردد.
• بیش از حد گرم شدن آب دیگ: این دلیل نیز میتواند باعث سرریز منبع انبساط گردد. در صورت خرابی ترموستات اکوستیک میتواند این اتفاق بروز پیدا کند.
• کوچک انتخاب شدن حجم منبع انبساط: در صورتی از ابتدا بهره برداری از سیستم حرارت مرکزی شاهد سرریز منبع انبساط باشیم باید طراحی منابع انبساط و حجم در نظر گرفته آن دوباره چک گردد.

سیستم حرارت مرکزی با منابع انبساط بسته

در ساختمان های بزرگ و در بعضی از ساخنمان های کوچک میتوان از منابع انبساط بسته استفاده گردد. این منبع در سیستم های در سیستم های با گرمایش با دمای آب زیاد (بیش از دمای جوشش آب در فشار اتمسفر) و نیز مواردی که به علت محدودیت ارتفاع موتورخانه یا هر دلیل دیگری نتوانیم از منابع انبساط باز استفاده کنیم، به کار میرود.

این منبع در هر جای ساختمان یا موتورخانه حرارت مرکزی قرار گیرد با هوای محیط ارتباطی ندارد و فشار سیستم از طریق بالشتک هوا ، بخار یا یک گاز بی اثر مانند ازت که نیمی از منبع را اشغال میکند، تامین میگردد.

حداکثر فشار بستگی به طراحی دارد و کنترل فشار از طریق شیر فشار شکن صورت میپذیرد. حداقل فشار در منابع انبساط باید به اندازه ای باشد موقع سرد بودن سیستم در بالاترین رادیاتور از آب پر باشد. در سیستم حرارت مرکزی با منابع انبساط بسته به دلیل عدم ارتباط با هوا باید در نقاط مرتفع و ورودی مبدل ها از شیر هواگیری استفاده کرد.

منابع انبساط بسته نیز بهتر است در خط مکش پمپ قرار گیرد تا در سمت تحت مکش فشار ثابتی عمل نماید از این رو قرار گرفتن پمپ در خط دهش پمپ نتایج مطلوبی را به همراه نداشته است.

نصب منبع انبساط بسته در موتورخانه

در موتورخانه های بزرگ یا موتورخانه های متوسط از منابع انبساط بسته استفاده میگردد این مخازن در نوع در نوع کوچک یک مخزن با تیوپ لاستیکی که برای جلوگیری از رسیدن حرارت زیاد به آن و جلوگیری از خسارت به آن از در قسمت کلکتور برگشت نصب میگردد.

زمان نصب منبع انبساط جهت موتورخانه مخزن انبساط باید به صورت عمودی نصب شود، طوری که محل اتصال آب باید به سمت بالا باشد. در این حالت چون محل نصب فشار سنج روی مخزن به سمت پایین است.

لذا خواندن فشار کمی مشکل است اما اگر دیافراگم داخل مخزن سوراخ شود در این حالت تشخیص آن بسیار راحتتر خواهد بود. در سیستم موتورخانه با منبع انبساط بسته جهت پرکن سیستم از سمت خط آب شهر یک عدد شیر رگلاتور یا پرچمی یا فشارشکن نصب میگردد.

همچنین نصب یک عدد شیر اطمینان در کلکتور رفت و یک عدد شیر هواگیر اتومات در بالاترین نقطه مسیر الزامی میباشد.

راه اندازی سیستم موتورخانه با منابع انبساط بسته

جهت راه اندازی موتورخانه با سیستم حرارت مرکزی ابتدا جهت تنظیم فشار و دما به صورت مرحله ای عمل کرده ایم و بالا رفتن دما، فشار نیز افزایش میابد.

حال ابتدا مشعل را روشن کرده و دما افزایش میبابد با افزایش دما به تبع فشار افزایش یافته سپس شیر اطمینان عمل کرده تا فشار آب پایین بیاید.

در این حالت فعلا دمای آب 50 درجه میباشد اما فشار آن کاسته شده است. حال دوباره این مراحل را طی کرده تا آب در فشار تنظیم منابع انبساط یعنی 3 بار دمای 85 درجه سانتی گراد برسد. جهت پر نمودن آب سیستم از شیر فشار از شیر فشار شکن استفاده نموده و سفت نمودن پیچ آن، فشار را ثابت نگه میداریم.

منبع انبساط بسته با گاز ازت

در موتورخانه های بزرگ با سیستم منبع انبساط بسته یه جای مخزن تیوب دار از مخزن با بالشتک هوا استفاده میشود. البته گاز استاندارد جهت کاربا سیستم منابع انبساط بسته ازت میباشد. ازت یا گاز بی اثر همان N₂ میباشد. این گاز در صنایع تبرید و تست و نشت یابی در چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی کاربرد بسیاری دارد.

در صورت استفاده از هوا در سیستم منابع انبساط بسته به مرور زمان هوا با آب محلول شده و باعث ایجاد خوردگی در آن میگردد.

محاسبه حجم منبع انبساط بسته

در صورتیکه دمای آب سیستم کمتر از 160 فارنهایت باشد از فرمول زیر استفاده میکیم.

V = حداقل حجم منبع

E = در صد افزایش حجم آب با توجه به دما که در جدول بالا به آن اشاره شده است

Pa = فشار جو

Pf = حداقل فشار مطلق در منابع انبساط پس از پر شدن سیستم برحسب فوت آب

Po = حداکثر فشار کار سیستم بر حسب فوت آب

جهت سیستم با دمای بین 160 الی 180 فارنهایت فرمول زیر پیشنهاد میگردد.

t = حداکثر دمای متوسط آب سیستم برحسب F

تحریریه تیم فنی مهندسی به فیکس