مخزن انبساط

می‌دانیم در یک فضای بسته مانند دیگ زودپز بر اثر افزایش دمای داخل ظرف فشار آن نیز به تناسب افزایش می‌یابد، این افزایش دما و فشار خطراتی را در پی خواهد داشت. در سیستم‌های گرمایشی نیز به همین گونه است لذا در این مقاله به تشریح مخزن انبساط و نحوه عملکرد آن خواهیم پرداخت.
در سیستم‌های گرمایی با آب، در اثر افزایش دما حجم آب افزایش یافته و بنابراین حجم افزایش یافته باید به فضایی هدایت شود تا هنگامی‌که سیستم خاموش و سرد می‌شود و کاهش حجم ميیابد مجدداً به درون سیستم برگردد. به این فضا، مخزن انبساط (Expansion Tank) گفته می‌شود. همچنین برای آشنایی با نحوه لوله کشی این مخزن به این مقاله مراجعه کنید.

برای آشنایی با حرارت مرکزی به این لینک مراجعه کنید.

انواع مخازن انبساط#

مخازن انبساط به دو دسته تقسیم می‌شود:

مخزن انبساط باز (OpenedExpansionTank)#

مخزن انبساط باز معمولاً از ورق گالوانیزه، آلومینیوم و یا فایبرگلاس و پلی‌اتیلن به‌صورت مکعب و یا استوانه ساخته می‌شود.

لوله‌های متصل به مخزن انبساط باز

1 لوله پرکن آب
این لوله توسط یک شیر شناور به مخزن انبساط باز متصل می‌گردد. و در زمان پر کردن اولیه سیستم و در صورت کسری آب مخزن، از این لوله استفاده می‌شود.
نکته: در بعضی سیستم‌ها برای پر کردن سریع سیستم از یک شیر قطع و وصل مستقل به‌عنوان پرکن سریع استفاده می‌شود.
2 لوله رفت آبگرم دیگ:
این لوله دیگ آبگرم را به مخزن انبساط باز وصل می‌کند. در مسیر لوله رفت آبگرم به مخزن انبساط هیچ نوع شیر قطع‌کننده‌ای نباید قرار گیرد.
3 لوله برگشت آبگرم دیگ:
این لوله مخزن انبساط را به دیگ آبگرم متصل میکند.
این لوله به دوحالت زیر با توجه به شرایط سیستم گرمایش به دیگ آبگرم متصل می‌گردد.
نکته:
لوله برگشت باعث ایجاد گردش آب داخل منبع انبساط شده که خود تلفات انرژی را به‌دنبال دارد. در مناطقی که امکان یخ زدن منبع انبساط وجود ندارد نصب لوله برگشت ضروری نیست.
4 لوله سرریز (خبر):
لوله سرریز در تراز بالاتر از سطح آب داخل مخزن و پائین‌تر از سطح آب شهر به مخزن شروع شده و تا موتورخانه تا فاصله 150میلیمتری از کف‌شور ادامه می‌یابد. این لوله که لوله خبر نیز نامیده می‌شود، برای تخلیه آب اضافی ناشی از انبساط آب سیستم و یا خرابی شیر شناور و یا سوراخ شدن مخزن دوجداره به‌کار رفته و حداقل قطر آن یک اینچ می‌باشد، و در مسیر این لوله هیچ‌گونه شیر قطع‌کننده‌ای نصب نمی‌شود و در انتهای آن از توری مقاوم برای جلوگیری از ورود حشرات موذی استفاده می‌گردد.
5 لوله هواکش
مخزن انبساط باز توسط لوله هواکش به هوای خارج مرتبط بوده و هوای موجود در سیستم از طریق این مسیر خارج می‌شود. بنابراین در مسیر این لوله هیچ‌گونه شیر قطع‌کننده‌ای نصب نمی‌شود.
6 لوله تخلیه
از لوله تخلیه برای شست‌وشوی مخزن در موارد ضروری استفاده می‌شود. نکته:
1 برای جلوگیری از هدر رفت انرژی کلیه لوله‌های متصل به مخزن انبساط باز باید عایق شوند.
2 مخزن انبساط باید در مقابل یخ‌زدگی محافظت شود.

محاسبه و انتخاب مخزن انبساط باز

حجم مخزن انبساط باز: با توجه به حجم آب، دما و فشارکار سیستم و ظرفیت گرمایی دیگ، محاسبه و انتخاب می‌شود

V=2H

V: حجم مخزن انبساط برحسب لیتر
H: ظرفیت گرمایی دیگ آبگرم برحسب کیلووات

قطر لوله رفت: مخزن انبساط از رابطه زیر به دست می‌آید: d_s: قطر لوله رفت آبگرم برحسب میلیمتر
H: ظرفیت حرارتی دیگ آبگرم برحسب کیلووات

قطر لوله برگشت: مخزن انبساط باز از رابطه زیر بهدست میآید d_R: قطر لوله برگشت مخزن انبساط باز برحسب میلیمتر
H: ظرفیت گرمایی دیگ آبگرم برحسب کیلووات

نحوه قرارگیری مخزن انبساط باز در سیستم حرارت مرکزی

با توجه به اینکه مخزن انبساط باز با هوای جو در ارتباط است، لذا در هنگام نصب مخزن انبساط باز باید به مسئله اختلاف ارتفاع نصب مخزن انبساط باز از روی بام تا بالاترین مصرفکننده (رادیاتور) و ارتفاع آبدهی پمپ گردشی توجه
شود، تا در هیچ نقطهای از سیستم فشار کمتر از فشار اتمسفر نشود. بنابراین با توجه به محل قرارگیری پمپ گردشی در سیستم حرارت مرکزی (بر روی لوله رفت و یا برگشت) محل استقرار مخزن انبساط باز بررسی می‌شود:
1 اگر پمپ گردشی روی لوله برگشت دیگ آبگرم قرار گیرد:
در شکل فشاری که روی بالاترین رادیاتور وجود دارد قبل از اینکه پمپ روشن شود برابر است با:

h₁=H-h₂

اگر هد پمپ روی رادیاتور برابر P فرض شود بعد از روشن شدن پمپ برای جلوگیری از ایجاد خلأ در پمپ و سیستم باید رابطه زیر برقرار باشد: با توجه به رابطه بالا نتیجه میگیریم:
اختلاف ارتفاع بین رادیاتور و مخزن انبساط باز بایستی بیشتر از فشار پمپ گردشی P بر روی رادیاتور بالایی باشد . 2 اگر پمپ گردشی روی لوله رفت دیگ آبگرم قرار گیرد:
در شکل فشاری که روی بالاترین رادیاتور وجود دارد قبل از اینکه پمپ روشن شود برابر است با:

h₁=H-h₂

در این حالت فشار در رادیاتور R باید از رابطه زیر پیروی نماید تا دچار هواگیری نشود. در این حالت فشار در کلیه سیستم همواره مثبت خواهد بود، زیرا مقدار H–h₂که همواره مثبت است و P نیز هرگز منفی نخواهد بود.
با توجه به رابطه بالا نتیجه میگیریم:
بنابراین همواره فشار خروجی پمپ به فشار رادیاتور اضافه شده و احتمال به وجود آمدن خلأ از بین خواهد رفت (هواگیری رادیاتورها صفر).

تبدیل مخزن انبساط موجود به مخزن انبساط منطبق با جزئیات نشریه 1 مراحل انجام کار:
1 ابتدا مخزن انبساط موجود را تمیز و تغییرات مورد نیاز را بررسی کنید.
2 سایز و محل قرارگیری بوشن را مشخص نمایید.
3 با سنبه نشان محل سوراخها را علامت بزنید.
4 با مته مناسب محل تعیین شده را سوراخ نمایید.
5 با سوهان نیم‌گرد سوراخ را گشاد و به اندازه لازم در آورید.
6 بوشن را با دقت در محل خود قرار داده و عمل جوش را انجام دهید.
7 محل جوش را تمیز کنید.
نکات ایمنی
1 قبل از هرگونه شروع به‌کار به لباس کار و وسایل ایمنی مجهز شوید.
2 هنگام سوراخ کاری و جوش، مخزن ثابت نگه داشته شود.
در صورتی که جنس مخزن انبساط از فایبرگلاس باشد، با سوراخ کردن محل نصب بوشن از بوشن‌های پیچ مهره‌ای استفاده شود.

ساخت پایه مخزن انبساط

مخزن باید به کمک پایه، آویز و بست‌های مناسب به اجزای ساختمان مهار شود و در وضع پایدار و مستقر قرار گیرد. در صورت قرار گرفتن در بام ساختمان (مطابق شکل) پایه‌ای ساخته شود تا مخزن روی آن قرار گیرد.

ساخت پایه مخزن انبساط باز

مراحل انجام کار:
1 وسایل و ابزار کار را از انبار تحویل بگیرید.
2 به لباس کار و وسایل ایمنی مجهز شوید. نکات ایمنی
در هنگام استفاده از دستگاه فرز حتماً از عینک و دستکش مناسب استفاده شود.
هنگام برش طوری نسبت به دستگاه فرز قرار گیرید که جرقه‌ها به لباس شما پرتاب نشود.
دقت نمایید پلیسه‌های پرتابی روی افراد و دستگاه‌ها ریزش نکنند.

روش اتصال مخزن انبساط باز به سیستم

انشعاب آب از شبکه لوله‌کشی آب مصرفی برای تغذیه تأسیسات گرمایی با آبگرم‌کننده، باید با پیشبینی فاصله هوایی حفاظت شود.
در ورودی آب به مخزن انبساط باز با رعایت فاصله هوایی از یک شیر شناور در داخل مخزن و شیر قطع و وصل در خارج از مخزن استفاده می‌شود. با توجه به اینکه لوله‌کشی سیستم گرمایش از قبل انجام گرفته لذا برای اتصال لوله‌های سیستم به مخزن انبساط باز از فیتینگ دنده‌ای استفاده می‌شود.

اتصال مخزن انبساط باز به سیستم آبگرم

اصول و دستورالعمل نصب مخزن انبساط باز به سیستم آب گرم :
1 لباس کار مناسب بپوشید.
2 ابزار مورد نیاز را از انبار تحویل بگیرید
3 لوله‌ها را با توجه به مسیر و با در نظر گرفتن نوع اتصالات ببرید.
4 محل اتصال لوله‌ها به مخزن انبساط و کلکتور از نوع دنده‌ای و بقیه مسیر از اتصالات جوشی استفاده شود.
5 قبل از شروع به کار مخزن انبساط و کلکتور را در محل خود ثابت و محکم نمایید.
6 لوله سرریز را به کمک سه راه به لوله تخلیه ارتباط داده و آن را تا موتورخانه ادامه دهید. (به فاصله 10سانتیمتر از کف موتورخانه ادامه دهید)
7جهت خم کردن لوله هواکش از خم‌کن لوله استفاده نمایید. تا حالت لوله در هنگام خم کاری عوض نشود.
8 خم عصایی هواکش بالاتر از سطح آب مخزن قرار گیرد.
نکات ایمنی
1 از لباس کار و کفش ایمنی استفاده نمایید.
2 از ابزار مناسب برای بستن فیتینگ‌ها استفاده نمایید.
3 برای جوشکاری از ماسک جوشکاری مناسب استفاده نمایید.
4 قبل از برش لوله‌ها تعداد و اندازه لوله‌ها را طبق مسیر برآورد کرده و در جدول وارد نمایید تا کمترین ریخت‌وریز را داشته باشید.

مخزن انبساط بسته (ClosedExpansionTank)#

این مخزن در سیستم‌های گرمایش با دمای آب بالا به‌کار میرود. این مخزن در موتورخانه قرار می‌گیرد، و فشار سیستم توسط بالشتک هوا و یا یک گاز بیاثر مانند ازت که بخشی از حجم مخزن را اشغال می‌کند تأمین می‌شود. حداکثر فشار بستگی به مقتضیات طرح دارد.
حداقل فشار در مخزن انبساط باید به اندازهای باشد که موقع سرد بودن سیستم بالاترین رادیاتور و یا وسیله گرمایشی دیگر از آب پر باشد.
انواع مخزن انبساط بسته
الف) نوع بدون واسطه

شکل عمومی نصب مخزن انبساط بسته با ظرفیت 400 لیتر و کمتر در شکل نشان داده شده است. این مخزن می‌تواند روی پایه یا همان‌طور که در شکل نشان داده شده، از سقف آویزان شود. مناسب‌ترین محل برای نصب مخزن انبساط بسته به سیستم گرمایی روی لوله رفت و قبل از پمپ گردش آبگرم می‌باشد. مدار لوله‌کشی گاز ازت
در این سیستم با توجه به ارتباط مستقیم آب با هوا از جداکننده هوا (Air Separator) استفاده می‌شود. از گاز ازت در مخزن انبساط بسته به‌صورت شکل استفاده می‌شود. ب) نوع با واسطه وضعیت دیافراگم مخزن  در حالت‌های مختلف گرم شدن آب دیگ در شکل زیر نشان داده شده است. وضعیت بادکنک مخزن انبساط بسته در حالت‌های مختلف گرم شدن آب دیگ در شکل زیر نشان داده شده است محاسبه مخزن انبساط بسته
حجم مخزن انبساط بسته به‌صورت تقریبی (سر انگشتی) از جداول زیر به‌دست می‌آید. قطر لوله رابط اتصال مخزن انبساط بسته به سیستم حرارت مرکزی در جدول زیر بر اساس حجم مخزن انتخابی تعیین شده است. نحوه قرارگیری مخزن انبساط بسته در سیستم حرارت مرکزی در این نوع مخازن با کمک یک لوله به سیستم حرارت مرکزی در مسیر رفت دیگ آبگرم متصل می‌گردد.
1 اگر پمپ گردشی روی لوله برگشت دیگ آبگرم قرار گیرد:
پمپ فشار داخل دیگ را بالا برده و روی مخزن انبساط بسته فشار می‌آورد و خاصیت بالشتک مخزن (دیافراگم) را به‌تدریج از بین می‌برد. 2 اگر پمپ گردشی روی لوله رفت دیگ آبگرم قرار گیرد:
در این حالت لوله مخزن انبساط در مکش پمپ گردشی (سوار بر پمپ) اتصال می‌یابد. بهعلت مکش پمپ فشار داخل دیگ کم شده و بنابراین فشار داخل مخزن انبساط بسته کم می‌گردد و حجم بالشتک هوا زیاد شده و بهتر عمل می‌نماید ولی در عوض استهلاک پمپ افزایش می‌یابد. اتصال مخزن انبساط بسته به سیستم آبگرم
نصب مخزن انبساط بسته دیافراگمی: با توجه به محل قرارگیری پمپ مخزن را نصب کنید مراحل انجام کار:
1 وسایل و ابزار کار را از انبار تحویل بگیرید.
2 به لباس کار و وسایل ایمنی تجهیز شوید.
3 پمپ گردشی روی لوله برگشت دیگ آبگرم قرار گیرد.
4 محل نصب مخزن را بررسی و از سالم بودن رزوه‌های آن اطمینان حاصل نمایید.
5 نوار تفلون را درجهت عقربههای ساعت به مغزی مخزن بپیچانید.
6 سپس مخزن را به بوشن متصل شده به لوله خروجی دیگ نصب نمایید.
7 رای اطمینان از صحت فشار باد داخل مخزن، با استفاده از گیج فشار، فشار داخل مخزن را تست نموده و در صورت نیاز توسط تلمبه باد میزان آن را مطابق فشار مورد نیاز سیستم تنظیم نمایید.نحوه اتصال سیستم  این مخزن  بسته به لوله کشی آب شهری
انشعاب آب از شبکه لوله‌کشی آب مصرفی برای تغذیه تأسیسات گرمایی، با آبگرم کننده باید با پیش‌بینی فاصله هوایی، نصب شیر یک‌طرفه و یک خلأشکن یا یک شیر یک‌طرفه دوتایی حفاظت شود.
مخزن انبساط بسته باید مناسب برای فشار و دمای کار سیستم گرمایی موردنظر باشد.
با توجه به قوانین ذکر شده فوق، از یک طرف فشار متغیر آب شهری و از طرف دیگر ثابت بودن فشار در مخازن انبساط بسته، ضروری است. تدابیری صورت گیرد تا در فشار سیستم گرمایی که از مخزن انبساط بسته استفاده می‌شود خللی ایجاد نشود. لذا آب ورودی به سیستم علاوه بر حفاظت، از نظر فشار نیز باید تنظیم و وارد سیستم گرمایشی شود. بدین منظور مدار تغذیه سیستم گرمایشی، از نوع مخزن انبساط بسته به‌صورت زیر می‌باشد.در تأسیسات بزرگ برای پر شدن سریع سیستم از یک مسیر کنارگذر به عنوان پرکن سریع استفاده می‌شود.

شیر فشارشکن
برای کاهش فشار در مسیر اتصال آب سرد به سیستم گرمایشی با مخزن  بسته، از شیر فشارشکن دیافراگمی استفاده می‌شود. این شیرها قابل تنظیم بوده و میتوان فشار خروجی را کم یا زیاد نمود.
شکل نمونه‌ای از یک رگلاتور تنظیم فشار آب را نشان می‌دهد ساختمان و قطعات رگلاتور

مراحل عملکرد رگلاتور تنظیم فشار آب ارتباط لوله‌کشی آب شهری به مخزن انبساط بسته با استفاده از دستورالعمل نسبت به ارتباط لوله‌کشی آب شهری به مخزن انبساط بسته اقدام نمایید.
مراحل انجام کار:
1 وسایل و ابزار کار را از انبار تحویل بگیرید.
2 به لباس کار و وسایل ایمنی مجهز شوید.
3 قطعات را مطابق نقشه کار بسته و به سیستم حرارت مرکزی متصل نمایید.
4 میزان فشار دو طرف فشار شکن را مشاهده و مقایسه نمایید.
مشخصات کپسول گاز ازت و علت استفاده از آن نیتروژن یا ازت یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن N و عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن معمولاً به‌صورت یک گاز غیر فلز دو اتمی بی‌اثر، بی‌رنگ، بی‌مزه و بی‌بو است که %78جو زمین را دربر گرفته است و احتراق ناپذیر می‌باشد. این گاز با فشار زیاد در مخازن فولادی مخصوص که بسیار مقاوم است به بازار عرضه می‌شود. رنگ استاندارد این کپسول‌ها سیاه می‌باشد. هر کپسول ازت شیر فلکه‌ای برنجی برای پرکردن یا خروج گاز از آن دارد که به‌وسیله یک کلاهک فولادی محافظت می‌شود. از گاز ازت در مخازن انبساط بسته برای ایجاد فشار استفاده می‌شود.
روش اتصال کپسول گاز ازت به مخزن انبساط بسته
چون گاز ازت در کپسول با فشار زیاد ذخیره شده است، هنگام استفاده از آن باید فشار آن را با استفاده از رگلاتور مخصوص گاز تقلیل داد.شکل بالا جزئیات مخزن انبساط بسته با استفاده از گاز نیتروژن را که معمولاً در سیستم‌های بزرگ کاربرد دارد را نشان می‌دهد.اتصال مخزن بسته به کپسول ازتبا استفاده از دستورالعمل نسبت به انجام کار کارگاهی اتصال مخزن بسته به کپسول ازت اقدام نمایید.
مراحل انجام کار:
1 ابتدا رگلاتور را روی کپسول مخزن گاز ازت می‌بندیم.
2 شیلنگ فشار قوی را به رگلاتور متصل می‌کنیم.
3 سمت دیگر شیلنگ را به مخزن انبساط وصل می‌کنیم.
4 شیر فلکه کپسول گاز ازت را باز می‌کنیم.
5 رگلاتور را مطابق فشار سیستم گرمایشی تنظیم می‌کنیم.
6 شیر خروجی رگلاتور را باز می‌کنیم.
7این عمل تا زمانی که فشار گیج خروجی ثابت شود، ادامه می‌یابد.
نکته
مهره شیلنگ با نیروی دست محکم شده، از واردکردن نیروی اضافی توسط ابزار خودداری نمایید.
شیلنگ مورداستفاده باید از نوع مرغوب و متناسب با فشار کپسول گاز باشد.