Pose d'un vase d'expansion
Lors de l'installation d'un vase d'expansion, deux circonstances doivent être prises en compte :
- Lorsque le récipient est rempli de liquide, son poids augmente considérablement, le support doit donc être conçu pour les charges.
- L'unité doit être librement accessible pour l'entretien (en particulier dans les systèmes ouverts, où de l'eau devra être ajoutée périodiquement).
La méthode d'installation dépendra des matériaux utilisés. Cela peut être une soudure, des brides ou une connexion plastique avec un fer à souder spécial.
Une erreur assez courante lors de l'utilisation de matériaux d'étanchéité qui ne conviennent pas au montage d'éléments chauffants.
Par exemple, un mastic pour fenêtres en plastique - il n'est pas conçu pour fonctionner à des températures élevées, donc après un certain temps, il fuira.
Conseils pour l'installation d'un vase d'expansion pour un système de chauffage :
- Les travaux sont prévus en période chaude, à températures positives ;
- Assurez-vous d'installer une soupape de sécurité;
- Les derniers modèles de chaudières à gaz ont un petit réservoir dans leur conception, vous ne devez pas vous y fier uniquement si la longueur du pipeline est considérable. Il est nécessaire de tout recalculer et, si nécessaire, d'installer un extenseur supplémentaire.
- Si un robinet est installé dans une section courte entre le réservoir et les tuyaux de chauffage, cela permettra, si nécessaire, de démonter l'unité sans perturber le fonctionnement de l'ensemble du système.
L'organisation d'un système de sol chaud est plus difficile dans la salle de bain, car vous devez tout rendre étanche à l'air afin que le système n'interagisse pas avec l'humidité. - options de l'appareil et étapes d'installation.
Réservoirs avec une membrane de type ballon.
Dans ce cas, la chambre à air est située le long du périmètre de l'ensemble du réservoir et entoure la chambre en caoutchouc pour le liquide de refroidissement. Lorsqu'il arrive, ce dernier commence à se dilater comme un ballon gonflé. Grâce à ce dispositif de réservoir, il est possible de contrôler plus précisément la pression dans le système.
Il convient de noter que les membranes du ballonnet peuvent être remplacées lorsqu'elles s'usent, tandis que les membranes du diaphragme ne peuvent pas être remplacées. Le matériau à partir duquel la membrane est fabriquée est très important. Il doit avoir une stabilité thermique et en même temps une élasticité élevée. Lors du choix d'un réservoir, vous devez connaître les caractéristiques de la membrane telles que la durabilité, la température de fonctionnement, la résistance à l'eau et la conformité aux normes sanitaires et hygiéniques.
Schéma de fonctionnement du vase d'expansion
Principe d'opération
Du cours de la physique, on sait que le liquide est incompressible.
Dans le circuit de chauffage, l'eau est utilisée comme caloporteur.
Dans la plage de température de 20 à 90 degrés, il change de volume, se dilate à mesure qu'il se réchauffe.
Si nous imaginons le réseau de chauffage comme un récipient de configuration complexe, alors le chauffage du contenu entraînera la rupture des parois en raison de la dilatation du liquide.
Pour compenser ce phénomène, un vase d'expansion est utilisé, qui sert de volume supplémentaire pour placer l'excès de liquide de refroidissement.
Après s'être dilatée, l'eau pénètre dans le réservoir et, une fois refroidie (prix approximatif d'un câble chauffant pour l'alimentation en eau), retourne dans le système.
Il est tout simplement impossible d'éliminer l'excès d'eau, car lorsqu'il se refroidira, le vide sera occupé par de l'air et le circuit cessera de fonctionner.
Savez-vous quoi faire si de l'eau s'écoule du réservoir dans les toilettes. Lisez l'article utile pour obtenir des astuces et des conseils de maîtres plombiers sur le dépannage.
À propos de la portée des tuyaux en amiante-ciment d'une taille de 150 mm est écrit sur cette page.
Ainsi, le vase d'expansion protège le système de chauffage de l'excès et du manque de liquide de refroidissement, compensant tous les mouvements de son volume.
Conception du vase d'expansion
Le vase d'expansion est un corps en acier au carbone avec un revêtement en poudre rouge, gris ou blanc, à l'intérieur duquel se trouve une membrane en caoutchouc sous la forme d'un diaphragme ou sous la forme d'un cylindre. Le premier est principalement utilisé dans de petits conteneurs, le second - dans de grands. Les réservoirs de l'usine sont parfois équipés d'une soupape de sécurité qui protège le système contre le dépassement de la pression admissible. Si cela se produit, la vanne s'ouvre, libérant l'excès d'eau. Mieux vaut jouer la sécurité et s'assurer que votre produit l'a. Sinon, achetez et montez à côté du réservoir.
Vase d'expansion avec une membrane en forme de diaphragme. Un tel appareil ressemble plus à un tonneau, divisé en deux par une cloison mobile en caoutchouc. En production, de l'air est pompé dans la partie supérieure du réservoir, ce qui crée une pression initiale. Après avoir connecté le réservoir, le liquide de refroidissement du réseau commence à s'écouler dans sa chambre inférieure. À ce moment, lorsque la membrane élastique se trouve dans une position zéro calme et, pour ainsi dire, repose à la surface du liquide de refroidissement, le système de chauffage est considéré comme complètement rempli et prêt à démarrer. Lorsque la température du liquide de refroidissement augmente, son volume augmente et l'excédent est évacué dans le vase d'expansion. En comprimant l'air, la membrane est déplacée dans la chambre à air, grâce à quoi l'espace interne du réservoir devient plus grand et un excès de liquide de refroidissement y pénètre. Dès que le liquide de refroidissement refroidit et revient à son volume d'origine, l'effet sur la membrane s'arrête et l'air dans la chambre supérieure, sans résistance, ramène la membrane à sa position initiale et calme, ajustant ainsi automatiquement la pression dans le système.
Caractéristiques du choix d'un vase d'expansion pour un système de chauffage, quelques nuances
Lors du choix d'un vase d'expansion, vous devez faire attention aux critères suivants :
- emplacement d'installation;
- type de système de chauffage (avec circulation naturelle et forcée);
- paramètres de fonctionnement du système, y compris la pression (il est nécessaire d'effectuer des calculs de pression pour le réservoir, le liquide de refroidissement, l'échangeur de chaleur);
- le volume du vase d'expansion (ne peut pas être inférieur à 10 % du volume total d'eau de l'installation) ;
- la nécessité d'un contrôle automatisé ;
- caractéristiques du fonctionnement du réservoir (autonome non volatile, avec circulation forcée et raccordement au réseau électrique)
L'un des critères de choix des équipements est le calcul de l'eau et de sa pression. Dans de tels calculs du système de chauffage, les éléments suivants sont pris en compte:
- le volume d'eau dans la chaudière (il est indiqué dans le passeport de la chaudière);
- le volume d'eau pour les radiateurs (il faut calculer séparément pour chaque radiateur et résumer les valeurs obtenues);
- le volume de liquide de refroidissement dans les tuyaux du système (calculé pour tous les circuits à l'aide de la formule Vtot = π × D2 × L/4, où D est le diamètre du tuyau, L est la longueur du tuyau).
Ce calcul calcule le volume que le réservoir devrait avoir. Habituellement, lors de la conception, il est prévu que le volume du vase d'expansion ne puisse pas être inférieur à 10-15%. Cette valeur sera suffisante pour éliminer l'air du circuit de chauffage et protéger l'équipement des ruptures ou des fuites lors de la dilatation thermique.
Systèmes de chauffage ouverts et fermés
Les réservoirs ouverts sont utilisés pour les systèmes de chauffage où le liquide de refroidissement circule par gravité. Le réservoir est généralement cylindrique ou rectangulaire avec un dessus ouvert et est relié au système de chauffage par une sortie en bas.
L'utilisation de réservoirs ouverts présente de nombreux autres inconvénients :
- un entretien régulier est nécessaire ;
- les pertes de chaleur dans le système sont assez élevées ;
- les parois intérieures du réservoir sont sujettes à la corrosion ;
- lors de l'installation, une tuyauterie supplémentaire est nécessaire ;
- l'installation est effectuée dans le grenier, ce qui nécessite un renforcement supplémentaire des sols en raison du poids important du réservoir.
Un exemple de vase d'expansion ouvert en acier inoxydable
Les réservoirs fermés peuvent être utilisés pour n'importe quel système de chauffage, mais ils sont généralement nécessaires pour le chauffage forcé. Le réservoir est fermé, c'est-à-dire que le contact entre le liquide de refroidissement et l'air ambiant est exclu. De plus, les réservoirs étanches peuvent être équipés de vannes automatiques ou manuelles, de manomètres pour mesurer la pression dans le système.
Les avantages d'un tel équipement sont nombreux :
- le réservoir peut être monté dans la chaufferie, il ne nécessite pas de protection contre le gel ;
- le niveau de pression dans le système peut être assez élevé ;
- le réservoir est plus protégé de la corrosion, sa durée de vie est longue ;
- le liquide de refroidissement ne s'évapore pas ;
- il n'y a pas de pertes de chaleur;
- la maintenance du système est plus simple, il n'est pas nécessaire de surveiller la pression, le niveau d'eau.
Vase d'expansion fermé type WESTER
Cuve à membrane fermée
Pour le système à membrane, un réservoir scellé est utilisé, dont le fonctionnement est similaire à un réservoir fermé conventionnel. Le principe de fonctionnement est très simple - lorsqu'il est chauffé, le liquide de refroidissement se dilate, l'eau «en excès» pénètre dans un compartiment du réservoir, exerçant une pression sur la membrane élastique. Lors du refroidissement, la pression diminue, l'air du deuxième réservoir repousse l'eau froide dans le système, c'est-à-dire qu'elle circule.
La membrane peut être amovible ou non, elle n'entre pas en contact avec les parois internes du dispositif. Si la membrane est endommagée, elle doit être remplacée car le réservoir cesse de fonctionner.
Parmi les avantages de l'utilisation de tels équipements, il convient de noter:
- dimensions compactes du réservoir ;
- le liquide de refroidissement ne s'évapore pas ;
- les pertes de chaleur du système sont minimes ;
- le système est protégé de la corrosion ;
- il est possible de travailler à haute pression sans craindre d'endommager le système.
Vase d'expansion à membrane
Vase d'expansion d'un système de chauffage ouvert règles de calcul et d'installation
Les vases d'expansion sont utilisés dans tous les schémas de systèmes de chauffage individuels. Le but principal du vase d'expansion est de compenser le volume du système de chauffage causé par la dilatation thermique du liquide de refroidissement.
Caractéristiques d'un réservoir de chauffage ouvert
Le fait est que le volume du liquide de refroidissement augmente avec l'augmentation de la pression, et si aucune capacité supplémentaire n'est fournie là où le volume excédentaire pourrait s'adapter, la pression dans le système de chauffage peut augmenter tellement qu'une percée se produit. Un vase d'expansion est utilisé pour éliminer la surpression dans le système.
De plus, le vase d'expansion d'un système de chauffage ouvert diffère des réservoirs conçus pour les systèmes fermés. Dans les systèmes fermés, on utilise des réservoirs qui ne communiquent pas avec l'atmosphère. Dans un système ouvert, l'utilisation d'un tel réservoir est impossible, car une surpression dans le réservoir créera une grande résistance à la circulation du liquide de refroidissement. Par conséquent, les réservoirs ouverts sont utilisés pour les systèmes de chauffage ouverts.
Par conséquent, les systèmes de chauffage ouverts présentent un gros inconvénient - il s'agit de l'évaporation du liquide de refroidissement du réservoir. En conséquence, il est périodiquement nécessaire de contrôler le niveau de liquide de refroidissement dans le réservoir et, si nécessaire, de compenser les pertes.
De plus, pour les systèmes de chauffage ouverts, il est important non seulement que le réservoir puisse communiquer avec l'atmosphère, mais également le calcul correct du volume du réservoir et une installation et une connexion correctes au système de chauffage.
Calcul du volume d'un vase d'expansion ouvert
Traditionnellement, le volume du vase d'expansion est défini comme 5% du volume de l'ensemble du système de chauffage. Cela est dû au fait qu'avec une augmentation de la température de l'eau à 80 degrés, son volume augmente d'environ 4%. En ajoutant à cela un petit espace pour que l'eau ne déborde pas de 1% supplémentaire sur les bords du réservoir, nous obtenons au total le volume du vase d'expansion en pourcentage du volume de l'ensemble du système de chauffage.
Si un autre liquide de refroidissement est utilisé dans un système ouvert, le volume du réservoir doit être ajusté en fonction de la dilatation thermique du liquide de refroidissement utilisé.
La plupart des difficultés surviennent avec le calcul du volume de liquide de refroidissement dans le système de chauffage. Pour calculer le volume du système, il est nécessaire de résumer le volume interne de tous les éléments du système de tuyauterie des radiateurs, du chauffage et de la chaudière. De plus, le volume du système peut être déterminé indirectement par la puissance de la chaudière, en se basant sur le fait que 1 kW de puissance de chaudière est nécessaire pour chauffer 15 litres de liquide de refroidissement.
Installation et raccordement d'un vase d'expansion ouvert
Contrairement à un vase d'expansion fermé, il existe certaines règles pour un vase ouvert.
La règle la plus importante est que le réservoir doit être situé au-dessus de l'ensemble du système de chauffage. Sinon, selon le principe des vases communicants, de l'eau en sortira.
Cette circonstance conduit souvent au rejet d'un système de chauffage de type ouvert, car. il n'est pas toujours possible d'installer commodément un vase d'expansion.
La deuxième caractéristique importante est que le réservoir doit être connecté à la conduite de retour. Le fait est que la température de retour de l'eau est plus basse et, par conséquent, l'eau s'évapore plus lentement.
De plus, compte tenu de la faible température de l'eau de retour, le vase d'expansion peut être connecté au système à l'aide d'un tuyau transparent, ce qui facilitera le contrôle de la quantité d'eau dans le système.
De plus, le vase d'expansion peut être équipé de tuyaux spéciaux pour éviter les débordements et contrôler le niveau d'eau dans le réservoir.
Sélection de l'appareil selon le calcul
Avant de procéder au calcul de la membrane, vous devez savoir que plus le volume du système de chauffage est grand et plus l'indice de température maximal du liquide de refroidissement est élevé, plus le réservoir lui-même doit être grand.
Le calcul est effectué de plusieurs manières: contacter des spécialistes du bureau d'études, effectuer des calculs par eux-mêmes à l'aide d'une formule spéciale ou calculer à l'aide d'une calculatrice en ligne.
La formule de calcul ressemble à ceci : V = (VL x E) / D, où :
- VL - le volume de toutes les pièces principales, y compris la chaudière et les autres appareils de chauffage;
- E est le coefficient de dilatation du liquide de refroidissement (en pourcentage);
- D est un indicateur de l'efficacité de la membrane.
Détermination du volume
Le moyen le plus simple de déterminer le volume moyen du système de chauffage consiste à capacité de la chaudière de chauffage basée sur 15 l/kW. C'est-à-dire qu'avec une puissance de chaudière de 44 kW, le volume de toutes les autoroutes du système sera égal à 660 litres (15x44).
Le coefficient de dilatation d'un système d'eau est d'environ 4 % (à une température de fluide caloporteur de 95 °C).
Si de l'antigel est versé dans les tuyaux, ils recourent au calcul suivant:
La cote d'efficacité (D) est basée sur la pression initiale et la plus élevée dans le système, ainsi que sur la pression d'air de démarrage dans la chambre. La soupape de sécurité est toujours réglée sur la pression maximale. Pour trouver la valeur de l'indicateur de performance, vous devez effectuer le calcul suivant : D = (PV - PS) / (PV + 1), où :
- PV - la marque de pression maximale dans le système, pour le chauffage individuel, l'indicateur est de 2,5 bar;
- PS - la pression de charge de la membrane est généralement de 0,5 bar.
Il reste maintenant à collecter tous les indicateurs de la formule et à obtenir le calcul final :
Le nombre obtenu peut être arrondi et opter pour un modèle de vase d'expansion à partir de 46 litres. Si l'eau est utilisée comme caloporteur, le volume du réservoir sera d'au moins 15% de la capacité de l'ensemble du système. Pour l'antigel, ce chiffre est de 20 %. Il convient de noter que le volume de l'appareil peut être légèrement supérieur au nombre calculé, mais en aucun cas, pas moins.
Formule de calcul du volume du vase d'expansion
KE - le volume total de l'ensemble du système de chauffage. Cet indicateur est calculé sur la base du fait que I kW de puissance de l'équipement de chauffage est égal à 15 litres de volume de liquide de refroidissement. Si la puissance de la chaudière est de 40 kW, le volume total du système sera de KE \u003d 15 x 40 \u003d 600 l;
Z est la valeur du coefficient de température du liquide de refroidissement.Comme déjà indiqué, pour l'eau, il s'agit d'environ 4% et pour l'antigel de différentes concentrations, par exemple 10-20% d'éthylène glycol, de 4,4 à 4,8%;
N est la valeur d'efficacité du réservoir à membrane, qui dépend de la pression initiale et maximale dans le système, la pression d'air initiale dans la chambre. Souvent, ce paramètre est spécifié par le fabricant, mais s'il n'y est pas, vous pouvez effectuer le calcul vous-même en utilisant la formule :
DV - la pression admissible la plus élevée du réseau. En règle générale, elle est égale à la pression admissible de la soupape de sécurité et dépasse rarement 2,5-3 atm pour les systèmes de chauffage domestiques ordinaires;
DS est la valeur de pression de la charge initiale du réservoir à membrane basée sur une valeur constante de 0,5 atm. pour 5 m de la longueur du système de chauffage.
N = (2,5-0,5)/
Ainsi, à partir des données obtenues, nous pouvons déduire le volume du vase d'expansion avec une puissance de chaudière de 40 kW :
K \u003d 600 x 0,04 / 0,57 \u003d 42,1 litres.
Un réservoir de 50 l avec une pression initiale de 0,5 atm est recommandé. puisque les indicateurs finaux pour choisir un produit devraient être légèrement supérieurs à ceux calculés. Un léger excès du volume du réservoir n'est pas aussi grave que l'insuffisance de son volume. De plus, lors de l'utilisation d'antigel dans le système, les experts conseillent de choisir un réservoir avec un volume de 50% supérieur à celui calculé.
Calculatrice pour calculer le volume d'un vase d'expansion pour un système de chauffage
Ce que vous devez savoir lorsque vous effectuez des calculs
Lors de l'installation d'un système de chauffage, il n'est pas toujours possible d'économiser de l'espace utilisable, ce qui est si important dans les petites pièces. Mais en même temps, vous pouvez connaître le volume exact de l'appareil souhaité.
Lors du calcul, la formule suivante est utilisée :
Vb (volume du réservoir) = Vt (volume du fluide caloporteur) * Kt (facteur de dilatation thermique) / F (facteur de capacité du réservoir à membrane)
Pour déterminer le volume du liquide de refroidissement, les méthodes suivantes sont utilisées:
- le moment du remplissage d'essai de toute la structure est enregistré. Cela peut être fait avec un compteur d'eau;
- additionnez tous les volumes des mécanismes présents - tuyaux, batteries et sources de chaleur;
- une correspondance de 15 litres de fluide caloporteur par kilowatt de puissance de l'équipement est appliquée.
Calcul du volume sur un exemple séparé
Le coefficient qui prend en compte la dilatation thermique du liquide de refroidissement utilisé dépend de la présence d'additifs antigel. Elle varie en fonction du pourcentage de ces additifs, et peut également évoluer sous l'influence de la température. Il existe des tableaux spéciaux où vous pouvez voir les données du calcul du chauffage du liquide de refroidissement. Ces informations sont saisies dans le calculateur. Si de l'eau est utilisée, celle-ci est nécessairement affichée dans le programme.
Les liquides antigel en tant que caloporteur sont particulièrement pertinents s'il est nécessaire d'éteindre le chauffage pendant la saison froide.
Veillez à prendre en compte le facteur d'efficacité du vase d'expansion à membrane. Il peut être déterminé par la formule suivante :
F= (Pm-Pb)/(P1+1)
Dans ce cas, Pm représente la pression maximale pouvant entraîner l'activation d'urgence d'une soupape de sécurité spéciale. Cette valeur doit être indiquée dans les données de passeport du produit.
Le schéma montre l'option d'installation de l'appareil
Pb est la pression de pompage de la chambre à air de l'appareil. Si la conception a déjà été pompée, le paramètre est indiqué dans les spécifications techniques. Cette valeur peut être modifiée indépendamment. Par exemple, pour reprendre le pompage avec une pompe de voiture ou pour éliminer l'excès d'air à l'aide d'un mamelon intégré. Pour les systèmes autonomes, l'indicateur recommandé est de 1 à 1,5 atmosphères.
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Réservoir dans un système de chauffage ouvert
Dans un tel système, le liquide de refroidissement - l'eau ordinaire - se déplace selon les lois de la physique de manière naturelle en raison des différentes densités d'eau froide et chaude. La pente des tuyaux y contribue également. Le liquide de refroidissement, chauffé à haute température, tend vers le haut à la sortie de la chaudière, poussé par l'eau froide provenant de la canalisation de retour par le bas. C'est ainsi que se produit la circulation naturelle, à la suite de laquelle les radiateurs chauffent. Il est problématique d'utiliser de l'antigel dans un système à écoulement automatique en raison du fait que dans le vase d'expansion, le liquide de refroidissement est à l'état ouvert et s'évapore rapidement, c'est pourquoi seule l'eau agit à ce titre.Lorsqu'il est chauffé, il augmente de volume et son excès pénètre dans le réservoir, et lorsqu'il est refroidi, il retourne dans le système. Le réservoir est situé au point le plus élevé du contour, généralement dans le grenier. Pour que l'eau qu'elle contient ne gèle pas, elle est isolée avec des matériaux isolants et reliée à la canalisation de retour pour éviter l'ébullition. En cas de trop-plein du réservoir, l'eau est rejetée à l'égout.
Le vase d'expansion n'est pas fermé avec un couvercle, d'où le nom du système de chauffage - ouvert. Le niveau d'eau dans le réservoir doit être contrôlé afin qu'il n'y ait pas de poches d'air dans la canalisation, ce qui entraînerait un fonctionnement inefficace des radiateurs. Le réservoir est relié au réseau par un tuyau d'expansion, et un tuyau de circulation est prévu pour assurer le mouvement de l'eau. Au fur et à mesure que le système se remplit, l'eau atteint le tuyau de signal, sur lequel
robinet. Un tuyau de trop-plein est utilisé pour contrôler l'expansion de l'eau. Il est responsable de la libre circulation de l'air à l'intérieur du conteneur. Pour calculer le volume d'un réservoir ouvert, vous devez connaître le volume d'eau dans le système.
