Sistem pemanas air memiliki kapasitas tertentu. Tekanan hidrolik internal dalam sistem tertutup berisi air meningkat seiring dengan kenaikan suhu dan air cenderung memuai. Peningkatan tekanan dalam sistem pemanas tertutup dapat melebihi kekuatan masing-masing elemen dan menyebabkan kecelakaan. Oleh karena itu, tangki ekspansi (peredam) dimasukkan ke dalam sistem pemanas air.
Tangki ekspansi melakukan beberapa fungsi penting.
- Penerimaan volume tambahan air dalam sistem, yang terbentuk karena ekspansi termal ketika dipanaskan, untuk mempertahankan tekanan hidrostatik desain.
- Pengisian kembali hilangnya volume air dalam sistem ketika suhunya turun dan dengan sedikit kebocoran.
- Membuang kelebihan air dari tangki tipe terbuka ke saluran pembuangan ketika sistem meluap.
- Pengumpulan udara yang dikeluarkan dari air ketika dipanaskan dalam pembangkit panas (boiler).
Udara memasuki sistem dari keran air, dimana kira-kira 40 mg/l dilarutkan pada suhu kamar. Ketika dipanaskan hingga suhu desain maksimum (+95 °C), kelarutan udara berkurang hingga 3 mg/l. Gelembung udara yang dilepaskan (35-37 mg/l) mengapung dalam aliran air di sepanjang riser utama menuju tangki ekspansi, dan dari sana dibuang ke atmosfer. Tangki ekspansi tersedia dalam dua jenis.
Tangki ekspansi tipe terbuka
Wadah yang bagian bawahnya dihubungkan dengan pipa sistem pemanas. Ketinggian air di dalamnya tergantung pada volume cairan dalam sistem. Semakin panas airnya, semakin besar volumenya. Tempat tangki terbuka di atas titik atas sistem pemanas, biasanya di loteng rumah, sedangkan tangki diisolasi secara termal untuk mengurangi kehilangan panas melalui dinding. Tangki tipe terbuka berukuran besar, bocor, dan tidak estetis jika ditempatkan di dalam ruangan.
Tangki ekspansi tertutup
Ini adalah wadah logam tertutup - kapsul berbentuk bola atau oval, di dalamnya dibagi oleh membran tertutup yang terbuat dari karet tahan panas menjadi dua ruang - udara dan cairan. Ada katup di bagian udara, yang, dengan peningkatan tekanan yang kuat, mengeluarkan (mengeluarkan) udara dan dengan demikian memungkinkan cairan menempati volume internal tangki. Ketika tekanan air meningkat, membran membengkok dan menekan udara keluar dari tangki. Ketika tekanan air turun, membran “kembali ke tempatnya” dan udara masuk ke tangki melalui katup.
Dalam desain lain, satu ruang diisi di bawah tekanan dengan gas (nitrogen) di pabrik. Ruang lain dalam posisi pengoperasian terhubung ke sistem pemanas dan diisi dengan cairan pendingin (air) dari tekanan yang tersedia di dalamnya. Tekanan di kedua ruang akan cenderung seimbang. Jadi, perubahan tekanan dalam sistem pemanas menyebabkan perubahan volume gas dan cairan pendingin di tangki ekspansi. Tangki ditempatkan di mana saja dalam sistem pemanas, tetapi, biasanya, di sebelah ketel, dan jika ada perangkat pasokan air panas, tangki kedua dipasang di sebelah ketel. Volume tangki membran bervariasi tergantung pada kapasitas boiler dan volume cairan pendingin.
Tangki tipe tertutup lebih baik dibandingkan dengan tangki tipe terbuka. Pertama, dalam tangki tertutup tidak ada kontak cairan dengan udara: cairan tidak menguap dan tidak teroksidasi oleh oksigen (dan tidak menimbulkan korosi. Permukaan dalam pipa dan radiator). Kedua, cairan tidak akan pernah tumpah keluar dari tangki tertutup dan tidak akan merusak lapisan dinding dan lantai.
Ketiga, tangki tertutup dapat ditempatkan di tempat mana pun yang nyaman di sistem pemanas.
Tangki tipe terbuka dibuat sesuai gambar standar dari baja lembaran 3-4 mm dan dilengkapi dengan penutup di atasnya untuk pemeriksaan dan pengecatan. Tangki bisa berbentuk silinder atau bentuk persegi panjang. Diagram tangki tipe terbuka ditunjukkan pada Gambar.
Diagram desain tangki ekspansi terbuka dengan pipa untuk menyambung pipa; 1 - pipa ekspansi: 2 - pipa pipa uap; 3 - pipa sinyal: 4 - pipa sirkulasi: 5 - pipa pembuangan; b - tutup tangki. penutup tangki.
Badan tangki mempunyai beberapa pipa untuk penyambung pipa. Pipa (1) dirancang untuk menghubungkan pipa ekspansi tempat air masuk ke tangki; pipa (2) dihubungkan dengan pipa pelimpah yang berhubungan dengan atmosfer; Pipa (3) berkomunikasi dengan pipa kontrol (sinyal) tempat katup dipasang. Saat mengisi sistem dengan air, air yang mengalir keluar saat keran terbuka menandakan adanya air di dalam tangki, dan juga di dalam sistem. Ketinggian air tidak boleh lebih rendah dari ketinggian pipa (3), jika air tidak keluar pada saat keran dibuka maka harus ditambah. Pada gambar, level ini ditunjukkan dengan garis putus-putus. Pipa (4), yang terletak lebih dekat ke bagian bawah tangki, dirancang untuk menghubungkan pipa sirkulasi yang melaluinya air dibuang ke sistem pemanas; pipa (5) dengan sumbat diperlukan untuk mengalirkan air dari tangki untuk pemeriksaan dan perbaikan rutin. Koneksi yang ditunjukkan dalam diagram mungkin dapat berubah. Dimensi tangki dihitung tergantung pada total volume air dalam sistem pemanas.
Perhitungan volume tangki ekspansi terbuka
Cairan praktis tidak dapat dimampatkan. Oleh karena itu, asalkan sistem pemanas tertutup terisi penuh dengan cairan pendingin, bahkan sedikit peningkatan volume karena ekspansi termal akan menyebabkan peningkatan tekanan darurat. Akibatnya, katup pengaman dalam sistem akan beroperasi dan kelebihan cairan pendingin akan mengalir keluar.
Kapasitas tangki ekspansi dipilih sedemikian rupa sehingga, dalam kisaran suhu pengoperasian, ekspansi termal cairan pendingin tidak akan menyebabkan peningkatan tekanan dalam sistem di atas tekanan respons katup pengaman.
Volume berguna tangki ekspansi, dibatasi oleh ketinggian hn, harus sesuai dengan peningkatan volume air yang mengisi sistem pemanas ketika dipanaskan hingga suhu desain rata-rata. Pertambahan volume air dalam sistem pemanas ditentukan dengan rumus: Vc = tVc, dimana: Vc adalah total volume internal boiler pemanas, pipa dengan fitting, radiator, dll., atau, yang sama, volume air dalam sistem pada suhu awal, m3 (l);
t - perubahan suhu air dari awal ke rata-rata;
c adalah nilai rata-rata koefisien muai volumetrik air (0,0006).
Volume berguna tangki ekspansi (Upol) harus lebih besar atau sama dengan peningkatan volume air (Vc). Misalnya. Volume air dalam sistem adalah 250 liter. Suhu air awal 16 C, suhu rata-rata 90°C. t = 90 – 16 = 74 C. Tentukan volume berguna tangki ekspansi: V„oL > Vc = 0,0006 74 250 = 11,1 l.
katup udara
Katup udara, atau “bleeder”, menghilangkan udara dari sistem. Awalnya sistem diisi dengan cairan hingga tidak ada udara tersisa di dalamnya. Namun saat cairan memanas, gelembung udara mungkin muncul (seperti di ketel mendidih). Gelembung membentuk kunci udara dan mencegah lewatnya cairan melalui pipa dan. Jadi, kunci udara dihilangkan secara otomatis katup udara. Untuk tujuan yang sama, pemisah digunakan - pemisah udara yang dirakit dengan pengukur tekanan, pengaman, dan katup udara.
Sistem pemanas tanpa pompa memiliki tekanan sirkulasi yang rendah.
Pemanasan sistem seperti itu membutuhkan waktu lama, suhu cairan pendingin menurun seiring bertambahnya jarak dari sumber pemanas.
Untuk mengurangi periode pemanasan, perlu menambah diameter pipa penghubung.
Satu-satunya cara untuk memperbaiki sistem adalah dengan menggunakan sirkulasi paksa.
Di tempat tinggal atau tempat di mana pemanasan konstan perlu diatur, sirkulasi pompa cairan pendingin digunakan. Untuk menghitung sistem seperti itu, Anda perlu mengetahui:
- tenaga ketel
- daya radiator pemanas
- daerah aliran pipa
- kecepatan cairan pendingin
- total panjang pipa
Jika radiator pemanas memiliki daya 4 kW, dan jumlahnya enam, maka perkiraan daya boiler harus minimal 24 kW.
Jika daya radiator adalah 4 kW, maka mudah untuk mengetahui aliran air yang akan menjamin pengoperasian normal sistem dan akan menjadi 4 l/mnt. Mengetahui laju aliran ini, kami menentukan diameter pipa.
Pada laju aliran 5,7 l/mnt, diameter pipa adalah 1,2 inci.
Perhitungan dilakukan untuk kecepatan 1,5 m/s. Untuk memastikan laju aliran tertentu, perlu dilakukan seleksi pompa sirkulasi.
Pemilihan pompa sirkulasi
Prinsip utama sistem rumah tangga pemanasan – efisiensi dalam segala hal.
Oleh karena itu, semua elemen sistem dipilih dengan mempertimbangkan persyaratan ini.
Untuk sirkulasi di bangunan rumah tangga dengan tingkat yang sama, digunakan pompa dengan daya hingga 100 W.
Tugas pompa ini adalah memompa air dengan kecepatan tertentu.
Pemanasan radiator yang cukup dalam waktu sesingkat mungkin dan pemanasan seragam di seluruh area bergantung pada parameter ini.
Rendahnya daya disebabkan oleh fakta bahwa pompa sirkulasi tidak menciptakan tekanan, tetapi hanya mengangkut air melalui sistem.
Parameter penting untuk pompa:
- kebisingan minimal
- menciptakan kecepatan yang dibutuhkan
- keandalan maksimum motor listrik dan pompa itu sendiri dengan semua segel.
Kecepatan air dalam sistem berhubungan langsung dengan diameter pipa. Perkiraan perhitungan berdasarkan praktek, dimana pada kecepatan 1,5 m/detik diameter pipa adalah 10 mm.
Sistem pemanas air modern dengan sirkulasi paksa memiliki pompa built-in yang tidak memerlukan perhitungan, dan boiler dipilih sesuai dengan luas ruangan yang dipanaskan dan panjang pipa.
Namun untuk boiler jenis lain, perhitungannya dilakukan dari tekanan yang dikeluarkan untuk setiap 10 meter pipa.
Pengoperasian pompa
Pompa dalam sistem pemanas dengan sirkulasi paksa cairan pendingin dipasang pada saluran keluar dan pada pipa kembali.
Pemasangan pada pipa balik disebabkan oleh fakta bahwa suhu air di sana lebih rendah daripada di pipa pembuangan, karena Air, setelah melewati radiator, telah mengeluarkan panas yang dihitung. Dan untuk bagian pompa, terutama seal, lebih disukai dioperasikan pada parameter suhu yang lebih rendah.
Meskipun untuk sistem dengan sirkulasi paksa tidak menjadi masalah di mana memasang pompa, namun tetap lebih baik memasang pompa di outlet pemanas, sehingga memperpanjang masa pakai pompa.
Bekerja dalam sistem tertutup, pompa sirkulasi memompa air dengan volume yang sama.
Jumlah air yang masuk ke sistem dari pompa sama dengan jumlah air yang keluar dari pompa.
Dalam mode ini, tingkat konstan dipertahankan di tangki ekspansi, dan perbedaan tekanan pada saluran masuk dan saluran keluar sedikit berbeda.
Saat mengembangkan sistem pemanas dengan sirkulasi paksa, satu aturan harus diperhitungkan - harus selalu ada tekanan hidrostatik di pipa masuk selama pengoperasian pompa sirkulasi.
Ini adalah tekanan di mana sistem pemanas diisi. Tekanan ini menghilangkan efek “mendidih” dan kemungkinan penghisapan udara dari atmosfer pada bagian penghisapan pipa.
Tidak tahu boiler mana yang harus dipilih untuk memanaskan rumah Anda? Artikel di: akan menjawab pertanyaan tentang pengoperasian boiler pemanas kayu.
Pengoperasian tangki ekspansi
Sampai saat ini, tangki ekspansi tipe terbuka digunakan dalam sistem pemanas sirkulasi.
Tangki ekspansi dalam sistem pemanas tertutup memecahkan satu masalah - jika terjadi pemanasan air yang berlebihan karena ekspansi volumetrik, tekanan yang tercipta dapat merusak pipa.
Tangki ekspansi yang terhubung langsung ke atmosfer mengimbangi peningkatan volume air karena ukurannya. Dalam kasus ekstrim, air dilepaskan.
Saat ini, tangki ekspansi tertutup semakin banyak digunakan. Secara struktural, mereka terdiri dari tangki oval, yang volumenya dibagi menjadi dua ruang oleh partisi fleksibel.
Dengan ruang bawah, tangki terhubung ke sistem dan diisi dengan air, dan ruang atas diisi dengan udara atau gas dengan tekanan balik yang dihitung.
Ketika tekanan dalam sistem meningkat karena kenaikan suhu, partisi fleksibel berubah bentuk ke arah ruang udara; ketika tekanan menurun, deformasi terjadi ke arah ruang air.
Terkadang tangki ekspansi tertutup memiliki katup pengaman untuk melepaskan tekanan ke atmosfer dalam keadaan darurat.
Sirkuit pemanas yang dirancang dengan baik dengan sirkulasi paksa memungkinkan Anda menggunakan sumber daya energi secara ekonomis, menciptakan kompleks otomatis berteknologi tinggi, dan yang terpenting, menciptakan kondisi nyaman setiap saat sepanjang tahun.
Sistem pemanas adalah keseluruhan peralatan kompleks yang digabungkan menjadi satu sirkuit umum melalui pipa dengan cairan pendingin. Cairan yang bersirkulasi melalui pipa bertambah volumenya saat dipanaskan. Dan untuk mengimbangi proses ini dan mencegah pecahnya pipa, sistem menyediakan pemasangan tangki ekspansi, terbuka atau tertutup, yaitu berkomunikasi dengan lingkungan atau tidak.
Opsi pasokan panas dipilih berdasarkan jenis wadah yang mengkompensasi ekspansi cairan pendingin. Yang paling populer adalah sistem tertutup. Karena kemungkinan masuknya oksigen yang minimal, pipa dan peralatan tidak menimbulkan korosi selama pengoperasian. Oleh karena itu, ketika membangun rumah pribadi, sistem pemanas tertutup dengan sirkulasi paksa paling sering disediakan.
Prinsip kerja
Fitur utama dari sistem tertutup adalah tidak adanya kontak cairan dalam pipa dengan udara luar dan tekanan berlebih. Untuk menciptakan tekanan seperti itu, sirkuit pemanas biasanya dilengkapi dengan pompa sirkulasi, yang memastikan pergerakan cairan dalam pipa, yang diameternya mungkin lebih kecil daripada saat memilih sirkulasi alami. Hasil penggunaan peralatan pemompaan menghemat bahan dan meningkatkan efisiensi sistem.
Fitur pasokan panas tertutup memberikan keuntungan sebagai berikut:
- pemanasan lebih efisien - dibandingkan dengan sistem terbuka dalam keadaan tertutup, cairan pendingin menyebar lebih cepat, dan efisiensi meningkat;
- kemungkinan kecil masuknya udara ke dalam pipa dan radiator;
- tidak ada penguapan cairan pendingin ke lingkungan;
- peningkatan kemudahan perawatan peralatan karena pemasangan tangki ekspansi di jalur balik boiler.
Hampir satu-satunya kekurangannya sistem tertutup pemanasan tergantung pada jaringan listrik. Baik pompa maupun sebagian besar boiler tidak akan berfungsi jika tidak ada listrik. Namun, jalan keluar dari situasi ini juga dapat ditemukan - karena rendahnya daya peralatan, peralatan tersebut dapat beroperasi pada unit daya untuk beberapa waktu. sumber daya tanpa hambatan. Dan terkadang, di area dengan pasokan listrik yang tidak stabil, masalah ini diselesaikan oleh perangkat sistem tertutup pemanasan dengan sirkulasi alami. Meskipun pengoperasiannya kurang efisien dibandingkan opsi tekanan, dan salah satu masalah utamanya adalah aliran bebas membran tangki ekspansi tertutup yang mengatasinya. Dan skema aliran gravitasi hanya digunakan untuk sistem terbuka.
Memilih skema yang sesuai
Untuk pembangunan rumah pribadi, dua opsi pemanasan digunakan:
- pipa tunggal;
- dua pipa.
Skema pertama, kadang-kadang disebut skema “Leningrad”, cocok untuk bangunan kecil berlantai satu dan dua, dengan 1 hingga 5 radiator dipasang di setiap lantai. Membuat sistem seperti itu memerlukan perhitungan yang tepat dan pemasangan sejumlah bagian yang berbeda perangkat pemanas untuk mengkompensasi pendinginan cairan pendingin. Salah satu opsi untuk skema tersebut adalah sistem pipa tunggal dengan pergerakan cairan pendingin aliran bebas dan bagian penutup, yang melibatkan naiknya air panas dari boiler sepanjang riser utama ke saluran listrik lantai atas dan memasuki perangkat pemanas. Pendingin yang didinginkan dari radiator bercampur dengan pendingin yang dipanaskan dan secara bertahap turun ke lantai bawah.
Ada skema lain, dua pipa pilihan terbaik untuk sistem tertutup. Perhitungan dan pemasangannya jauh lebih mudah, karena suhu cairan pendingin di depan setiap alat pemanas hampir sama. Prinsip distribusi cairan ke seluruh sistem relatif sederhana - satu-satunya pengecualian adalah opsi dengan peralatan boiler bahan bakar padat. Untuk mencegah terbentuknya kondensasi di dalam boiler, rangkaian dilengkapi dengan unit pencampur dengan bypass dan katup tiga arah. Cairan melewati jalur bypass sampai dipanaskan sampai suhu yang mencegah kondensasi uap, setelah itu masuk ke peralatan.
Elemen dasar dan aturan pemilihannya
Semua sistem pemanas tertutup terdiri dari elemen-elemen berikut:
- ketel, yang harus dilengkapi dengan grup pengaman - terkadang dipasang langsung di dalam peralatan, dalam kasus lain - di jalur suplai;
- pompa sirkulasi yang memberikan tekanan yang cukup untuk menggerakkan cairan pendingin melalui pipa sistem;
- tangki ekspansi. Tujuan dari perangkat ini adalah untuk mengimbangi pemuaian cairan di dalam pipa dan menjaga tekanan konstan dalam sistem;
- pipa, radiator, konvektor dan sirkuit pemanas"sistem lantai hangat".
Pemilihan boiler dilakukan hanya setelah perhitungan yang tepat, yang hasilnya adalah daya perangkat yang dibutuhkan untuk mempertahankan kondisi iklim mikro yang optimal. Anda dapat menghitungnya sendiri, tetapi untuk memperhitungkan semua koefisien dan nuansa, Anda harus menghubungi spesialis. Pompa dipilih berdasarkan aliran dan tekanan fluida yang dihasilkan, dan paling sering dipasang pada saluran balik.
Lain elemen penting, yang parameternya ditentukan dengan perhitungan, adalah tangki ekspansi. Kapasitasnya tergantung pada volume seluruh cairan pendingin dalam sistem dan jenis cairan. Jadi, misalnya, untuk air perlu mengkompensasi pemuaian sebesar 5–10%, untuk antibeku – setidaknya 10–15%. Volume tangki ekspansi diperkirakan sama dengan 1/10 dari jumlah total cairan di dalam pipa. Jadi, misalnya, untuk sistem pemanas 250 liter, Anda memerlukan tangki 25 liter (atau 30 liter, jika tidak tersedia untuk dijual).
Dianjurkan untuk memilih pipa logam-plastik untuk sistem pemanas tertutup - dengan diameter 1 inci (25 mm) dan 3/4'' (20 mm). Untuk baterai, baja dan besi cor paling sering dipilih. Dan saat tampil pekerjaan instalasi lakukan sendiri, Anda sebaiknya memilih aluminium. Radiator yang terbuat dari bahan ini lebih mudah diangkut dan dipasang.
Detail instalasi dasar
Memasang sistem pemanas tertutup tidak terlalu sulit tugas yang sulit dan terdiri dari tahapan sebagai berikut:
- Unit pemanas dipasang terlebih dahulu;
- Kemudian, sesuai dengan gambar yang telah dikembangkan sebelumnya, pipa dan radiator dipasang;
- Katup penutup dipasang selanjutnya.
- Hal terakhir yang harus dipasang adalah tangki ekspansi.
Untuk mengalirkan air dari perangkat pemanas, skema ini menyediakan pemasangan katup penutup di saluran keluarnya. Elemen wajib dalam hal ini adalah bypass, yang memastikan pemanasan cairan pendingin suhu yang diinginkan. Selain itu, sistem ini juga memerlukan pemasangan kelompok pengaman yang melindungi pipa dan peralatan, serta menyegel sambungan menggunakan rami atau sealant pipa khusus.
