منبع انبساط منبع باز یا بسته ای می باشد که در ارتباط مستقیم با سیستم های تحت فشار در موتورخانه (مانند دیگ های آبگرم و چیلر) می باشد.
منابع انبساط برای کنترل انبساط حجمی آب موجود در سیستم های تاسیساتی در اثر افزایش دما ، تعبیه می شود.
دسته بندی منابع انبساط
منابع انبساط بنابر نوع فشار کاری به دو دسته کلی زیر تقسیم بندی می شود:
1. منبع انبساط باز
2. منبع انبساط بسته
منبع انبساط باز
منابع انبساط باز (Open expantion tank) در فشار اتمسفر کار می کنند.
این دسته از منابع انبساط در ارتفاعی بالاتر از دیگ (معمولا در پشت بام) قرار میگیرند و حجم اضافی ناشی از انبساط آب تاسیسات، برای ورود به آنها از لوله رابط بین دیگ و منبع بالا رفته و فشاری معادل ارتفاع ستون آب بالارفته به کل سیستم اعمال میکند.
آب موجود در چرخه تاسیسات ساختمان، بعد از دریافت گرما در دیگ، منبسط شده و حجم آن افزایش مییابد. جهت جلوگیری ازخروج این حجم اضافی از چرخه و همچنین کنترل فشار استاتیک سیستم گرمایش ساختمان، منبعی تعبیه میشود که به آن منبع انبساط میگویند. با افزایش حجم آب موجود در چرخه، منبع انبساط پر خواهد شد و به دلیل ارتفاع آن نسبت به دیگ، فشار استاتیکی برابر با ارتفاع منبع (عددی بین 3 تا 10 bar بسته به ارتفاع بنا و نوع دیگ) روی آن اعمال می کند که بنا به اصل ظروف مرتبطه، این فشار به تمام آب موجود در چرخه تاسیسات اعمال میشود و باعث بالارفتن آب از لوله های تاسیسات میگردد. 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 مکانیزمهای داخل سیستم هد فشاری لازم برای بالا رفتن آب در لولههای تاسیسات را یکسان می کند.
نکته مهم دیگر درباره منبع انبساط این است که چون این منبع در ارتباط مستقیم با دیگ میباشد، دمای آب موجود در آن در حین عملکردِ پایای چرخه، در حد دمای معادل با آب خروجی از دیگ است و چون منبع انبساط باز معمولا در هوای آزاد نصب میگردد، میتواند انتقال حرارت بالایی با هوای سرد محیط داشته باشد که این مبادله گرما بیش از مبادله گرمای چند رادیاتور داخل ساختمان میباشد و بار حرارتی اضافی قابل توجهی را به دیگ تحمیل میکند. لذا عایقکاری مناسب منبع انبساط میتوان تا حد قابل توجهی در هزینه جاری تامین انرژی مشعل و دیگ صرفه جویی کرد که برای این عایقکاری با توجه به جنس منبع که از فولاد، گالوانیزه، آلومینیوم یا استنلس استیل باشد، ضخامتی بین 2 الی 5 سانتیمتر پیشنهاد میشود.
محدوده عملکرد این منابع به ارتفاع ساختمان وابسته میباشد 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 لولههای تاسیسات را تنظیم می کند، منبع انبساط باز را باید همواره در ارتفاعی بالاتر از بالاترین مبادلهگر گرما نصب کرد که مطابق استانداردهای موجود، اختلاف ارتفاع بین منبع و آخرین مبادلهگر باید بیش از 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 میکند، بدین ترتیب که در صورت بروز هرگونه نشتی در چرخه تاسیسات که باعث کاهش حجم یا همان افت ارتفاع جود در منبع انبساط شود، با اضافه نمودن آب شهری به اندازه آب خروجی از چرخه، مقدار آب چرخه ثابت میماند.
منبع انبساط بسته
منبع انبساط باز با وجود سادگی روش طراحی و ساخت، دارای معایبی است که از آن چه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
انتقال حرارت زیاد با هوای سرد محیط
حجم لولهکشی نسبتا بالا (بیش از ارتفاع ساختمان) جهت کارگذاری منبع
عدم جوابگویی برای فشار های بیش از 3 bar در ساختمان های کوتاه
بروز خوردگی در حضور اکسیژن هوا و آب
برای رفع معایب فوق، از منبع انبساط بسته استفاده میکنند. 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 میشود. 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.
دلایل استفاده از منبع انبساط چیست؟
منبع انبساط باز وظیفه پاسخگویی به انبساط و انقباض آب، تامین فشار و نیز تامین آب جبرانی (make up) سیستم را دارد.
وظیفه منبع انبساط بسته، پاسخگویی به انبساط و انقباض آن ونیز تامین آب و تثبیت فشار سیستم است. در مواردی که نتوان از منبع انبساط باز استفاده کرد از منابع انبساط بسته استفاده می شود مواردی مانند یخ زدن آب، نیاز به فشار و یا دمای بالا، محدودیت های معماری و سازه ای و ....
آب موجود در چرخه تاسیسات ساختمان،بعد از دریافت گرما در دیگ، منبسط شده و حجم آن افزایش می یابد.جهت جلوگیری از خروج این حجم اضافی از چرخه و هم چنین کنترل فشار استاتیک سیستم گرمایش ساختمان از منبع استفاده می شود.
در سیستم آب سردکننده، آب درون سیستم(آب درون اواپراتورها،لوله ها و مبدل ها) سرد می شود و بنابراین کاهش حجم می دهد و آب جایگزین می شود حال اگر سیستم خاموش شود به تدریج آب درون سیستم آن تا دمای محیط بالا ی رود پس ازدیاد حجم می یابد و نیاز به منبع انبساط دارد.
هنگام راه اندازی سیستم گرم کننده مانند شوفاژ آب داخل سیستم به دلیل بالارفتن درجه حرارت منبسط شده حجم آن زیاد می شود مخزن انبساط این ازدیاد حجم را درخود جای داده از بالا رفتن بیش از حد فشار سیستم و ایجاد خطرات مالی و جانی جلوگیری می کند.
منبع انبساط برای تامین فشار موررد نظر سیستم، تغذیه آب جبرانی و انبساط حجمی آب تعبیه می گردد.
- منبع انبساط باز
- منبع انبساط بسته معمولی
- منبع انبساط بسته دیافراگمی-
پس از تعیین ظرفیت بویلر، حجم منبع انبساط به شکل زیر تعیین می گردد:
همچنین محاسبه حجم آب موجود در تجهیزات نیز بدین شکل که آب موجود در بویلر ، مبدل، یونیت هیتر و هر نوع تجهیز از کاتالوگ ها استخراج شده و با آب موجود در رادیاتور و یا فن کویل جمع می گردد. حال به صورت سر انگشتی برای سیستم های گرمایش در حدود 35 گالن به ازای هر اسب بخار توان بویلر و یا 12 گالن به ازای هر تن سرمایش برای منبع انبساط سیستم های سرمایشی در نظر گرفته می شود.
منبع انبساط را از فرمول زیر محاسبه نمود:
راهنمای سریع تاسیسات مکانیکی داریوش هادی زاده
کتاب طراحی موتورخانه سلطاندوست