عملکرد انواع منبع انبساط در سیستم های گرمایشی

مخزن یا منبع انبساط، مخزن بزرگی است که فشارِ مایع گرم‌شده در سیستم‌های حرارت مرکزی را متعادل نگه می‌دارد. هم‌چنین، منبع انبساط نقش‌های دیگری نیز دارد: کنترل حجم آبِ دیگ‌ها و پکیج‌ها که در اثر گرما افزایش یافته است. در سیستم‌های حرارت مرکزی به دلیلِ کم شدن آب، فشار نیز کاهش می‌یابد؛ منبع انبساط این کاهش فشار ناشی از کم شدن آب را جبران می‌کند. بنابراین این نوع منبع انبساط برای استفاده در سیستم‌های گرمایشی با فشار کم، مناسب‌تر است.

عملکرد منبع انبساط در سیستم‌های گرمایشی خانگی

در آن دسته از دستگاه‌های گرمایشی که با آب پر می‌شوند و در معرض فشار هوای اطراف نیستند، افزایش دما باعث افزایش حجم آب می‌شود؛ این افزایش حجم ممکن است به لوله‌ها و اتصالات سیستم فشار بیاورد و حتی باعث ترکیدگی و انفجار آن‌ها شود. اگر برای کنترل این گرما و فشار زیاد از شیر اطمینان استفاده شود، سیستم بخش قابل توجهی از آبِ در جریان را از دست خواهد داد. بنابراین امروزه برای کنترل دما و فشار بالای سیستم، از منبع انبساط بسته استفاده می‌شود. افزایش دما باعث افزایش حجم آب و پر شدن منبع و انتقال آب به محفظه‌ی ثانویه می‌شود. با سرد شدن دوباره‌ی دستگاه گرمایشی، کاهش حجم آب و بازگشتن به منبع انبساط،  این چرخه تکرار می‌شود.

منبع انبساط انواع گوناگونی دارد. دو نوع پرکاربرد آن:

1.منبع انبساط باز

2.منبع انبساط بسته

ما در این مقاله به منبع انبساط بسته می‌پردازیم، ولی بهتر است، ابتدا مروری کوتاه بر منبع انبساط باز داشته باشیم و ببینیم چه عواملی باعث شد افراد به استفاده از منبع انبساط بسته یا پرفشار روی آورند.

منبع انبساط باز 

این نوع منبع، به‌صورت مستقیم با هوای آزاد در تماس است. هوای بیرون از منبع، روی سطح و مایعِ موجود در آن فشار وارد می‌کند. این فشارِ هوای بیرونی، باعث بالا رفتن فشار آب داخل سیستم می‌شود. هر چه ارتفاع منبع بالاتر باشد، میزانِ فشارِ وارده روی سطح آب بیشتر خواهد شد و در نتیجه، آب با فشار بهتری در لوله‌های ساختمان جریان می‌یابد. همچنین، منبع انبساط باز مقدار آبِ در حال گردش در لوله‌های ساختمان را نیز کنترل می‌کند. بنابراین در صورتی‌که میزان آب جاری در سیستم، به دلیلی(همچون نشتی) کاهش یابد، منبع انبساط باز آن را جبران می‌کند.(منبع انبساط باز به آب شهری متصل است).

به مرور زمان و در پی بعضی از مشکلات رایج در منابع انبساط باز استفاده از آنها کاهش یافت و صاحبان صنایع انواع جدیدی از منبع انبساط را طراحی کرده و ساختند. بعضی از این مشکلات عبارتند از:

1. منبع انبساط باز در بالاترین ارتفاع پشت‌بام نصب می‌شد، به همین دلیل به لوله‌کشی زیادی نیاز بود.
2. همچنین، منبع انبساط باز برای تأمین فشار مورد نیاز توان بالایی نداشت، در فصل زمستان نیز به دلیل انتقال آب در حجم‌های زیاد، انرژی زیادی مصرف می‌کرد و هزینه‌ی نگهداری بالایی داشت.
3. منبع در مواجهه‌ی دائمی با هوا و باران بود و همین باعث زنگ‌زدگی و خوردگی سطوح آن می‌شد.
4. آخرین دلیل نیز این بود که با رشد و گسترش شهرها، رفته‌رفته خانه‌ها کوچک‌تر و فضای نصب منبع انبساط نیز محدودتر شد.

مخزن انبساط پرفشار یا بسته

نوعی از منابع انبساط است که هوای آزاد در کارکرد آن هیچ نقشی ندارد. فشار موجود در منبع انبساط به وسیله‌ی بالشتک‌های گازی(گاز اَزُت) یا هوا، تأمین می‌شود و دو بخش دارد:

1. مخزنی برای نگهداری گاز بی‌اثر
2. بخشی برای ورود آبِ در حال گردشِ سیستم تهویه

ایجاد تعادل بین فشار بخش گازی و آبِ در گردش باعث تنظیمِ فشارِ سیستم می‌شود. به همین دلیل، منبع انبساط بسته، در موتورخانه روی قسمتِ مکشِ پمپ سیرکولاتور نصب می‌شود. فشار آب موجود در منبع انبساط بسته همواره به‌صورت خودکار اندازه‌گیری و ثابت نگه داشته می‌شود.

 با افزایش دمای تدریجی آب در سیستم گرمایشی و ورود آن به منبع انبساط، حجم آن نیز به آرامی افزایش یافته و هوای موجود در مخزن بیرون می‌رود. با به حداکثر رسیدن میزان آب موجود در منبع، شیر خروجی هوای داخل مخزن بسته شده و فشار درون آن ثابت می‌شود.

این مخازن، فشار موردنیاز را به وسیله‌ی تیوپ و دیافراگم  ایجاد می‌کنند و به همین ترتیب به دو گروه مخزن پرفشار تیوپی و دیافراگمی تقسیم می‌شوند.

منبع انبساط بسته‌ی دیافراگمی

ساختار این مدل بسیار فشرده و محکم است. در این نوع منبع، بین آب و هوا، پرده‌ی جداکننده‌ی باکیفیتی از جنس لاستیک قرار داده شده.

منبع انبساط بسته‌ی تیوپی (مورد استفاده در سیستم‌های آبرسانی)

این منبع برای تحت فشار قرار دادنِ آب، یک تیوپ در مخزن خود دارد.

در این منبع، حجمی از آب همیشه به وسیله‌ی هوایی که پشت آن قرار دارد، تحت فشار نگه داشته می‌شود تا هنگامیکه شیر آب در یکی از واحد‌های ساختمان باز می‌شود، آب با فشار مناسب در دسترس باشد، پس از آن که فشار کم شد پمپ اجازه پیدا می‌کند که روشن شود.

منبع‌های انبساط مانند سایر سیستم‌های الکتریکی به نگه‌داری و بازدید منظم نیاز دارند؛ به‌خصوص، مخازن تیوپی که به دلیل تماس و اصطکاک مکرر تیوپ با دیواره‌ی مخزن، هر لحظه احتمال سوراخ شدن یا آسیب دیدن دارند.

مخزن پرفشار روی پمپ یا کنار آن نصب می‌شود و کارش حفظ فشار جریان آب، پیش از روشدن پمپ است. سر و صدای اضافی پمپ را می‌گیرد و کاهش مصرف انرژی را در پی دارد. بدنه‌ی مخزن پرفشار از فلز ضدزنگ یا فایبرگلاس ساخته می‌شود و بین ۲ تا ۵۰۰ لیتر ظرفیت دارد.

درباره استفاده از منبع انبساط بسته دو نکته بسیار مهم را باید در خاطر داشت:

1. فعالیت مداوم پمپ باعث افزایش مصرف انرژی و استهلاک آن می‌شود، تهیه‌ی منبع انبساط بسته‌ی متناسب با نیاز ساختمان، مانع فعالیت مداوم پمپ می‌شود.
2. منبع انبساط بسته در کنار پمپ آب توان تأمین آب پرفشار را دارد؛ در واقع منبع انبساط بسته، زمانی کارآیی لازم را دارد که روی پمپ نصب شده باشد.