Vasi di espansione per impianti di riscaldamento, acqua calda sanitaria e autoclavi a membrana
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Dimensionamento Vasi di espansione Riscaldamento per gli impianti di riscaldamento

Per il corretto dimensionamento del vaso è necessario conoscere i seguenti parametri di funzionamento dell' impianto:
C Volume di acqua nell' impianto compresa caldaia, tubazioni e corpi scaldanti con maggiorazione prudenziale del 15-20%. In linea di massima è compreso tra i 10 e i 20 l ogni 1000 kcal/h (1,163 kW) di potenza termica della caldaia.

e Coefficiente di dilatazione dell' acqua, corrispondente alla massima differenza tra la temperatura di taratura del termostato caldaia e la temperatura dell' acqua a impianto spento. Esempi di calcolo nella tabella seguente.

Coefficiente e di dilatazione dell' acqua

coeff. e    

                Temp. acqua (°C)

Differenza di Temperatura (¡ãC) Coefficiente e
0 0.00013
10 0.00027
20 0.00177
30 0.00435
40 0.01210
50 0.01450
55 0.01710
60 0.01980
65 0.02270
70 0.02580
75 0.02900
80 0.03240
85 0.03590
90 0.03960
100 0.04340
110 0.05150

Pia Pressione assoluta di precarica del vaso di espansione, la somma del valore di precarica relativa del vaso (determinata dall' impianto) e della pressione atmosferica:

Pia = Pir + Patm

Pfa Pressione assoluta di taratura della valvola di sicurezza, ottenuta sommando il valore di pressione relativa della valvola e il valore della pressione atmosferica:

Pfa = Pfr ¡À Patm

Dati questi parametri la formula è la seguente:

Il valore V, espresso in litri, è il risultato del calcolo. Per un dimensionamento ottimale, si sceglierà il vaso con capienza immediata

Esempio di Calcolo

C = 550 l quantità d'acqua nell'installazione
ti = 5 °C temperatura iniziale acqua a impianto spento
tf = 70 °C temperatura acqua con impianto a regime
Δ(t) = 70 °C - 5 °C =65°C differenza di temperatura
e = 0,0198 coefficiente di dilatazione calcolato in base alla differenza di temperatura come da tabella sopra
Pir = 1,5 bar pressione relativa di precarica dell' impianto
Pia = 1,5 bar + 1 bar = 2,5 bar pressione assoluta di precarica dell' impianto
Pfr= 3 bar pressione relativa di taratura della valvola di sicurezza
Pfa = 3 bar + 1 bar = 4 bar pressione assoluta di taratura della valvola di sicurezza

 

Dimensionamento del vaso per gli impianti di condizionamento

Il circuito idraulico degli impianti di condizionamento provvede a convogliare alle utenze l'acqua fredda prodotta nell'evaporatore del gruppo frigorifero e a farla ritornare dopo averla riscaldata agli utilizzi.
Ragionando come per gli impianti di riscaldamento, la pressione Pi è pari alla pressione dell'impianto fermo, corrispondente alla massima temperatura raggiungibile, che può essere posta cautelativamente a 50 °C. La pressione Pf è il valore corrispondente alla temperatura minima, circa 4° C (verificare eventuali variazioni all'equazione in caso di temperature minime minori di 4 °C).
La capacità del vaso è cosí data dalla formula:

 

Volume utile d'acqua nel vaso

Il valore della pressione dell'aria nel vaso equilibra la pressione dell'acqua.
Nell'assunzione di compressione isoterma dell'aria, il prodotto pV è costante. Con l'ingresso dell'acqua nel vaso di espansione il volume occupato dall'aria diminuisce e di conseguenza la pressione aumenta.
La seguente tabella mostra un esempio di rapporto di pV costante in un serbatoio da 100 l con pressione assoluta di precarica a 2 bar (rapporto pV costante 200).

Pressione dell'acqua (bar) Contenuto d'acqua (l)
2 0
4 40
8 65
Vaso 100 l con precarica 2 bar

 

La valvola di sicurezza

La valvola di sicurezza ha la funzione di impedire che all'interno dell'impianto la pressione superi un valore prefissato. La valvola è azionata dalla spinta del fluido in pressione sull'otturatore. L'apertura avviene vincendo la reazione di una forza applicata sull'otturatore da una molla.

Alla pressione di taratura la valvola di sicurezza comincia ad aprirsi, e alla pressione nominale di scarico (di solito maggiore del 10% del valore di taratura) è completamente aperta. La chiusura ha luogo a una pressione dell'80% del valore di taratura. Questo dispositivo garantisce lo scarico dell'impianto della portata di vapore che si dovesse formare in seguito al superamento dei valori di taratura dei termostati.

Note

Il Sistema Internazionale prevede, per le misure di pressione, l'impiego dell'unità di misura Pascal (Pa). 1 bar corrisponde a 10^5 Pa.
Il contenuto di acqua in un vaso di espansione è sempre minore della sua capacità nominale.
Nel CD-ROM che Varem fornisce su richiesta ai suoi clienti è presente un'applicazione di dimensionamento dei vasi di espansione.
Ulteriore documentazione tecnica è contenuta nelle schede tecniche dei prodotti.



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