منبع انبساط

منبع انبساط یکی از اجزای ضروری در سیستم های گرمایشی و سرمایشی است که به منظور جبران تغییرات حجم آب در اثر افزایش دما و جلوگیری از افزایش فشار ناگهانی مورد استفاده قرار می گیرد. این تجهیز در دو نوع باز و بسته طراحی می شود و نقش مؤثری در ایمنی و طول عمر سیستم موتورخانه یا پکیج ایفا می کند.

منبع انبساط چیست؟

منبع انبساط (Expansion Tank) یک مخزن ذخیره سازی است که وظیفه آن کنترل و تعدیل فشار ناشی از افزایش دمای آب در سیستم های بسته گرمایشی یا سرمایشی است. با گرم شدن آب، حجم آن افزایش می یابد و در صورت نبود منبع انبساط، این افزایش حجم می تواند موجب آسیب به اجزای سیستم شود. وجود مخزن انبساط مانع از ترکیدگی لوله ها، نشت آب یا خرابی پمپ و دیگ می شود.

انواع منبع انبساط

منبع انبساط بر اساس نوع طراحی، نحوه عملکرد و محل نصب، به دو نوع کلی باز و بسته تقسیم می شود. هر یک از این مدل ها کاربردها، مزایا و محدودیت های خاص خود را دارند. انتخاب صحیح نوع مخزن انبساط، تأثیر مستقیمی بر ایمنی، کارایی و عمر سیستم گرمایشی یا سرمایشی دارد.

منبع انبساط باز

ساده ترین و ابتدایی ترین نوع منبع انبساط است که در بسیاری از ساختمان های قدیمی یا سیستم های گرمایشی سنتی استفاده می شود. منبع انبساط باز در تماس مستقیم با هوای آزاد قرار دارد و معمولاً در بالاترین نقطه ساختمان، مانند پشت بام نصب می گردد. دلیل این ارتفاع نصب، عملکرد ثقلی آن است؛ یعنی زمانی که آب در سیستم گرمایش مرکزی گرم می شود و حجم آن افزایش می یابد، آب اضافی به طور طبیعی وارد این مخزن می شود.

در منبع انبساط باز، فشار سیستم توسط تماس آزاد با هوا کنترل می شود و به همین دلیل، سیستم فاقد فشار مثبت داخلی است. در این نوع منبع انبساط معمولا از مخزن پلی اتیلن یا فلزی استفاده می شود که ظرفیت های متفاوتی دارد. از مزایای آن می توان به قیمت پایین، طراحی ساده و نصب آسان اشاره کرد. اما در مقابل، معایبی همچون اتلاف حرارت به دلیل تماس با هوای آزاد، احتمال ورود آلودگی به سیستم، و خطر یخ زدگی در فصل زمستان وجود دارد. به همین دلیل، استفاده از این نوع منبع بیشتر در ساختمان های کوچک یا در مناطقی با آب وهوای معتدل رایج است.

منبع انبساط بسته

منبع انبساط بسته، نسخه پیشرفته تری از این تجهیز مهم در سیستم های گرمایشی و سرمایشی است که به طور کامل از محیط بیرون ایزوله شده و تحت فشار مشخصی کار می کند. طراحی این نوع منبع به گونه ای است که فضای داخلی آن توسط یک تیوب یا دیافراگم لاستیکی به دو بخش تقسیم می شود؛ یک بخش مخصوص ورود آب سیستم و بخش دیگر حاوی هوا یا گاز نیتروژن فشرده. زمانی که آب در اثر گرما منبسط می شود و حجمش افزایش می یابد، این افزایش وارد مخزن شده و دیافراگم را فشرده می کند، در نتیجه فشار اضافی جذب می شود و از آسیب به سیستم جلوگیری خواهد شد.

مخزن انبساط بسته معمولاً در کنار دیگ، پکیج یا در داخل موتورخانه نصب می شود و نیازی به نصب در ارتفاع ندارد. این ویژگی، نصب آن را در بسیاری از پروژه های مدرن ساده تر کرده است. علاوه بر آن، چون این منبع به صورت بسته طراحی شده، اتلاف حرارتی بسیار کمتر بوده و کارایی سیستم بیشتر خواهد بود.

مزیت های اصلی منبع انبساط بسته شامل کنترل دقیق فشار، کاهش مصرف انرژی، و ایمنی بالاتر در سیستم های تحت فشار است. البته این مدل نسبت به نوع باز قیمت بالاتری دارد و نیازمند تنظیم فشار اولیه هوا یا گاز داخل آن است. همچنین، در صورت پارگی یا خرابی تیوب داخلی، عملکرد مخزن مختل می شود و نیاز به تعویض یا تعمیر دارد. با این حال، برای اغلب سیستم های گرمایشی و سرمایشی مدرن مانند پکیج های دیواری، چیلرها و موتورخانه های مرکزی، استفاده از منبع انبساط بسته، انتخابی حرفه ای و مطمئن به حساب می آید.

مقایسه منبع انبساط باز و بسته

منبع انبساط باز و بسته، هر دو برای جذب فشار اضافی ناشی از افزایش حجم آب طراحی شده اند، اما تفاوت های قابل توجهی در عملکرد، محل نصب و سطح ایمنی دارند.

منبع انبساط باز معمولاً در پشت بام نصب می شود و به هوای آزاد متصل است. عملکرد آن ساده است و برای سیستم های گرمایشی سنتی یا ساختمان های کوچک مناسب است. مزیت اصلی آن قیمت پایین و نصب آسان است، اما اتلاف حرارت بالا، احتمال آلودگی و یخ زدگی در زمستان از معایب آن به شمار می رود.

در مقابل، منبع انبساط بسته به صورت کاملاً ایزوله و تحت فشار طراحی شده و در نزدیکی دیگ یا پکیج نصب می شود. این نوع منبع فشار را دقیق تر کنترل می کند، اتلاف انرژی ندارد و ایمنی بالاتری دارد، اما قیمت آن بیشتر است و نیاز به تنظیم فشار داخلی دارد.

به طور کلی، برای سیستم های مدرن، پکیج ها و موتورخانه های پیشرفته، منبع بسته انتخاب بهتری است. اما در پروژه های ساده با بودجه محدود، منبع باز همچنان گزینه ای قابل قبول خواهد بود.

اجزای منبع انبساط

ساختار منبع انبساط، چه از نوع باز و چه بسته، شامل بخش هایی است که هر یک نقش مهمی در عملکرد صحیح این تجهیز ایفا می کنند. در این بخش، به معرفی اجزای کلیدی مخزن انبساط بسته (که رایج تر و فنی تر است) می پردازیم:

مخزن اصلی
در هر دو نوع منبع انبساط، بخش اصلی یک مخزن است که آب اضافی حاصل از افزایش دما در آن ذخیره می شود. در منابع بسته، این مخزن از فولاد با پوشش ضدزنگ ساخته شده و برای تحمل فشار بالا طراحی شده است. در منابع باز، معمولاً از پلی اتیلن یا فلز سبک استفاده می شود، چون مخزن تحت فشار نیست و فقط نقش ذخیره سازی را ایفا می کند.

دیافراگم یا تیوب لاستیکی (ویژه مخزن انبساط بسته)
منبع انبساط بسته دارای یک دیافراگم یا تیوب داخلی است که مخزن را به دو بخش تقسیم می کند: یک بخش برای آب و بخش دیگر برای هوای فشرده یا گاز نیتروژن. این تیوب از مواد الاستومری مقاوم ساخته می شود و هنگام افزایش فشار، با انعطاف پذیری خود، فشار اضافی را جذب می کند. این جزء در منبع انبساط باز وجود ندارد، چون تماس مستقیم با هوای آزاد برقرار است.

محفظه هوا یا گاز (ویژه منبع بسته)
در منبع بسته، نیمه ای از فضای داخلی مخزن به هوای فشرده اختصاص دارد. این محفظه هنگام ورود آب منبسط شده فشرده می شود و فشار اضافی را جذب می کند. وجود این بخش، دقت و پایداری سیستم را افزایش می دهد. در منبع باز، فشار توسط تماس مستقیم با هوای محیط کنترل می شود و نیازی به محفظه فشرده نیست.

شیر تنظیم فشار یا والف (ویژه منبع بسته)
منبع انبساط بسته معمولاً دارای یک شیر تنظیم فشار در بخش بالایی مخزن است که از آن برای تنظیم فشار اولیه هوای داخل مخزن استفاده می شود. این فشار باید متناسب با فشار کاری سیستم باشد تا منبع عملکرد درستی داشته باشد. این شیر شبیه والف تایر بوده و به کمک آن می توان با گیج یا پمپ فشار را تنظیم کرد. منابع باز چنین شیری ندارند.

ورودی و خروجی آب (مشترک در هر دو نوع)
هم منابع بسته و هم باز دارای اتصالاتی برای ورود و خروج آب به مخزن هستند. در منبع بسته این اتصال معمولاً در پایین قرار دارد و مستقیماً به مسیر لوله کشی سیستم متصل می شود. در منبع باز، یک یا دو لوله برای اتصال به مسیر رفت و برگشت موتورخانه، و گاهی لوله سرریز نیز برای جلوگیری از پر شدن بیش ازحد تعبیه می شود.

درپوش یا محافظ بالا (ویژه منبع باز)
در منابع انبساط باز، به دلیل تماس با هوای محیط، وجود یک درپوش سبک یا پوشش پلاستیکی در بخش بالایی مخزن ضروری است تا از ورود گردوغبار، حشرات یا برگ جلوگیری کند. این درپوش نقش عایق ندارد، اما برای حفظ بهداشت آب داخل سیستم لازم است.

پایه یا نگهدارنده (عموماً در هر دو نوع)
برای نصب آسان تر، اکثر منابع انبساط دارای پایه یا استند هستند. در منابع بسته، این پایه معمولاً فلزی و محکم است تا وزن مخزن پرفشار را تحمل کند. در منابع باز، پایه می تواند سبک تر و حتی جدا از مخزن باشد، چون فشار زیادی به آن وارد نمی شود.

کاربردهای منبع انبساط

منبع انبساط یکی از اجزای حیاتی در سیستم های بسته انتقال حرارت و سیالات است که نقش اصلی آن، کنترل فشار و جلوگیری از آسیب به تجهیزات در اثر انبساط حرارتی آب می باشد. این محصول در پروژه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد که در ادامه به مهم ترین کاربردهای آن می پردازیم.

سیستم های گرمایشی (پکیج و موتورخانه)

رایج ترین کاربرد مخزن انبساط در سیستم های گرمایشی ساختمان هاست؛ جایی که افزایش دمای آب موجب افزایش حجم و فشار در مدار بسته می شود. در چنین شرایطی، منبع انبساط وظیفه جذب این فشار اضافی را دارد و از آسیب به دیگ، پمپ، رادیاتورها و لوله ها جلوگیری می کند. در پکیج های دیواری معمولاً از منبع انبساط بسته کوچک استفاده می شود، در حالی که موتورخانه های مرکزی به منابع بزرگ تری نیاز دارند.

سیستم های سرمایشی و چیلر

در سیستم های سرمایشی که با آب سرد کار می کنند (مانند چیلرها)، نوسانات دمایی نیز می توانند تغییر حجم آب را ایجاد کنند. منبع انبساط در این سیستم ها، به تنظیم فشار و جلوگیری از وارد شدن شوک به تجهیزات سرمایشی کمک می کند و موجب پایداری عملکرد سیستم می شود.

سیستم های گرمایش از کف

در سیستم گرمایش از کف، به دلیل گستردگی لوله کشی در سطح ساختمان و نوسانات دمایی مداوم، استفاده از مخزن انبساط ضروری است. این منبع، فشار سیستم را در محدوده ایمن نگه می دارد و عمر مفید پمپ و سایر اجزا را افزایش می دهد.

سیستم های آب گرم مصرفی در ساختمان ها

در برخی ساختمان ها، به ویژه آن هایی که از دیگ آب گرم یا پکیج های مخزن دار استفاده می کنند، منبع انبساط برای کنترل فشار در مدار آب گرم مصرفی نصب می شود. این امر از باز شدن شیر اطمینان و هدررفت آب جلوگیری می کند.

سیستم های صنعتی انتقال حرارت

در صنایع مختلفی مانند نیروگاه ها، صنایع غذایی، پتروشیمی و کارخانه های فرآیندی که از سیستم های بسته گرمایش یا سرمایش استفاده می شود، منبع انبساط به عنوان بخشی جدانشدنی از مدار طراحی می گردد. این تجهیزات از نوسان های شدید فشار جلوگیری کرده و ایمنی سیستم را تضمین می کنند.

سیستم های خورشیدی (کلکتورهای حرارتی)

در سیستم های گرمایش خورشیدی که از کلکتور برای گرم کردن آب استفاده می شود، با توجه به نوسان شدید دما در طول روز، استفاده از مخزن انبساط بسته امری ضروری است تا فشار سیستم به صورت خودکار متعادل بماند و تجهیزات آسیب نبینند.

مزایای منبع انبساط

• جلوگیری از افزایش بیش از حد فشار: با جذب فشار ناشی از انبساط آب، از ترکیدگی لوله ها، آسیب به پمپ، دیگ یا پکیج جلوگیری می کند.
• افزایش ایمنی سیستم های گرمایشی و سرمایشی: وجود مخزن انبساط باعث پایداری فشار و کاهش خطرات ناشی از نوسانات دمایی می شود.
• افزایش طول عمر تجهیزات: تجهیزات گران قیمت مانند بویلر، مبدل حرارتی، پمپ ها و رادیاتورها، در حضور منبع انبساط دوام بیشتری خواهند داشت.
• کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری: با کاهش خرابی های ناشی از فشار بالا، هزینه های ناشی از تعمیر و تعویض قطعات به طور چشم گیری کاهش می یابد.
• افزایش بازدهی سیستم: عملکرد یکنواخت و پایدار تجهیزات موجب افزایش راندمان کلی سیستم گرمایشی یا سرمایشی می شود.
• اشغال فضای کم (در مدل های بسته): منبع انبساط بسته معمولاً ابعاد کوچکی دارد و به راحتی در کنار پکیج یا در موتورخانه نصب می شود.
• نصب آسان: بیشتر منابع انبساط، به ویژه مدل های بسته، نصب ساده ای دارند و با حداقل تجهیزات قابل بهره برداری هستند.
• قابل استفاده در انواع سیستم ها: این تجهیزات در انواع سیستم های پکیج، موتورخانه، گرمایش از کف، چیلر، سیستم های خورشیدی و… کاربرد دارند.
• تنوع در ظرفیت و مدل: منابع انبساط در ظرفیت ها و مدل های مختلف طراحی می شوند که امکان انتخاب مناسب برای هر پروژه را فراهم می سازد.
• پایداری فشار سیستم در طول زمان: تنظیم و حفظ فشار ثابت باعث جلوگیری از عملکرد نامنظم سیستم و خاموش و روشن شدن های پی درپی تجهیزات می شود.

قیمت منبع انبساط

قیمت منبع انبساط به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهم ترین آن ها عبارت اند از:

• نوع منبع (باز یا بسته): منابع بسته معمولاً گران تر هستند به دلیل طراحی تحت فشار و وجود دیافراگم داخلی.
• ظرفیت مخزن: هرچه حجم منبع بیشتر باشد، قیمت آن نیز افزایش می یابد.
• جنس بدنه: منابع فولادی یا استیل قیمت بالاتری نسبت به مدل های پلی اتیلنی یا آهنی دارند.
• برند و کشور سازنده: برندهای معتبر داخلی یا خارجی ممکن است قیمت های متفاوتی داشته باشند.
• فشار کاری: منابع با تحمل فشار بالاتر معمولاً گران ترند.
• وجود دیافراگم یا تیوب قابل تعویض: منابع دارای دیافراگم باکیفیت یا تیوب تعویض پذیر، قیمت بالاتری دارند.
• نوسانات بازار و هزینه حمل: قیمت نهایی ممکن است بسته به شرایط بازار، نرخ ارز و هزینه های حمل ونقل تغییر کند.