Vaso di espansione per approvvigionamento idrico: selezione, progettazione, installazione e collegamento

Un sistema di approvvigionamento idrico autonomo, che fornisce autonomamente l'acqua ai punti di distribuzione come in un appartamento di città, ha da tempo cessato di essere una curiosità.Questa è la norma della vita di campagna, che necessita solo di essere adeguatamente progettata, assemblata e dotata di apparecchiature in grado di avviare e arrestare l'impianto man mano che vengono utilizzati i rubinetti.

Il funzionamento stabile di una rete indipendente sarà assicurato da un vaso di espansione per l'approvvigionamento idrico. Proteggerà dai colpi d'ariete, prolungherà significativamente la durata delle apparecchiature di pompaggio, garantirà il regolare riempimento del sistema con acqua ed eliminerà la necessità di trasportarlo in secchi.

Siamo lieti di presentarvi le caratteristiche del dispositivo e il principio di funzionamento dell'accumulatore idraulico. Descriviamo attentamente le regole per la scelta di un serbatoio a membrana, le specifiche di installazione e collegamento. Abbiamo integrato le informazioni offerte a titolo oneroso con utili illustrazioni, diagrammi e video tutorial.

Caratteristiche dei vasi di espansione chiusi

Serbatoio idraulico (o accumulatore idraulico, vaso di espansione) è un contenitore metallico sigillato che serve a mantenere stabile la pressione nella rete idrica e a creare riserve idriche di volume variabile.

A prima vista, la scelta e l'installazione di questo dispositivo non dovrebbero causare difficoltà: in qualsiasi negozio online puoi vedere molti modelli che differiscono solo leggermente per forma e volume, ma non differiscono in modo significativo nella loro funzionalità.

Non è affatto così. Ci sono molte sfumature nella progettazione del vaso di espansione e nel principio del suo funzionamento.

Caratteristiche del dispositivo e design

Diversi modelli di vasi di espansione possono avere restrizioni sul metodo di utilizzo: alcuni sono progettati solo per funzionare con l'acqua di processo, altri possono essere utilizzati per l'acqua potabile.

In base alla progettazione, gli accumulatori idraulici sono suddivisi in:

• serbatoi con bulbo sostituibile;
• contenitori con membrana fissa;
• serbatoi idraulici senza membrana.

Su un lato del serbatoio con membrana rimovibile (per un serbatoio con attacco dal basso - in basso) è presente una speciale flangia filettata alla quale è fissato il bulbo. Sul retro è presente un nipplo per pompare o spurgare aria o gas. È progettato per essere collegato a una normale pompa per auto.

In un serbatoio con bulbo sostituibile, l'acqua viene pompata nella membrana senza entrare in contatto con la superficie metallica. La sostituzione della membrana si effettua svitando la flangia fissata dai bulloni. Nei contenitori di grandi dimensioni, per stabilizzare il riempimento, la parete posteriore della membrana è inoltre fissata al capezzolo.

La durata della lampadina rimovibile dipende dalle impostazioni della pressione dell'aria nel vano gas dell'accumulatore. A volte, per creare una fornitura d'acqua maggiore, l'utente riduce la quantità di aria e aumenta la quantità di acqua nel bulbo. Ciò fa sì che la membrana tocchi la parete del serbatoio, provocando una rapida abrasione.

Lo spazio interno del serbatoio a membrana fissa è diviso in due scomparti. Uno contiene gas (aria), l'altro contiene acqua. La superficie interna di tale serbatoio è ricoperta con vernice resistente all'umidità.

Molto spesso, per i sistemi di riscaldamento vengono utilizzati serbatoi con membrana fissa. Poiché la membrana è un elemento che si guasta molto più velocemente, la durata di tale serbatoio è più breve rispetto ai dispositivi con lampadina rimovibile

Esistono anche serbatoi idraulici senza membrana. I compartimenti per l'acqua e l'aria non sono in alcun modo separati. Il principio del loro funzionamento si basa anche sulla pressione reciproca di acqua e aria, ma con un'interazione così aperta si verifica la miscelazione delle due sostanze.

Il vantaggio di tali dispositivi è l'assenza di membrana o bulbo, che rappresenta l'anello debole degli accumulatori idraulici convenzionali.

Esternamente i vasi di espansione possono essere suddivisi solo in modelli orizzontali e verticali, ma i loro parametri di funzionamento possono essere molto diversi

La diffusione dell'acqua e dell'aria rende necessaria una manutenzione piuttosto frequente dei serbatoi. Circa una volta a stagione bisogna pompare aria, che si mescola gradualmente con l'acqua. Una diminuzione significativa del volume dell'aria, anche a pressione normale nel serbatoio, fa sì che la pompa si accenda frequentemente.

Gli accumulatori idraulici nei sistemi di approvvigionamento idrico riducono la probabilità di colpi d'ariete, proteggono le pompe da avviamenti eccessivamente frequenti, consentono di creare una fornitura d'acqua e mantenere la pressione nel circuito

Principio di funzionamento di un accumulatore idraulico

Chiuso serbatoi idraulici per l'approvvigionamento idrico Funzionano secondo il seguente schema: la pompa fornisce acqua al bulbo, riempiendolo gradualmente, la membrana aumenta e l'aria che si trova tra il bulbo e il corpo metallico viene compressa.

Più acqua entra nella pera, più questa esercita una pressione sull'aria che, a sua volta, tende a spingerla fuori dal contenitore. Di conseguenza, la pressione nel serbatoio aumenta, provocando lo spegnimento della pompa.

Per qualche tempo, quando l'acqua scorre attraverso il sistema, l'aria compressa mantiene la pressione. Spinge l'acqua nella rete idrica.Quando la sua quantità nella membrana diminuisce così tanto che la pressione scende al limite inferiore, il relè si attiva, riaccendendo la pompa.

Nel serbatoio idraulico c'è una costante interazione di acqua e gas, separati l'uno dall'altro da una membrana di gomma. Il volume del liquido all'interno del dispositivo è regolato dalla quantità di gas (la sua pressione) (+)

Classificazione per area di applicazione

I serbatoi per l'approvvigionamento idrico e per l'impianto di riscaldamento non devono essere confusi, quindi quando si sceglie è necessario scoprire il loro scopo. Per una chiara identificazione, i produttori dipingono gli accumulatori idraulici per il riscaldamento in rosso e per l'approvvigionamento idrico in blu.

Tuttavia, alcuni non aderiscono a tali contrassegni, quindi i seguenti dati possono fungere da caratteristica distintiva dei dispositivi:

• per l'approvvigionamento idrico, la temperatura massima di utilizzo dell'accumulatore idraulico sarà fino a 70 °C, la pressione consentita può raggiungere 10 bar;
• gli apparecchi destinati agli impianti di riscaldamento resistono a temperature fino a +120 °C; la pressione di esercizio del vaso di espansione spesso non è superiore a 1,5 bar.

Tutti i parametri più importanti sono indicati sul cappuccio decorativo (targhetta) che copre il capezzolo.

Un dispositivo destinato a un sistema di riscaldamento funge da serbatoio aggiuntivo, consentendo al liquido di raffreddamento di espandersi liberamente quando riscaldato. Senza di esso, il sistema è destinato alla distruzione

L'elenco delle funzioni svolte da un serbatoio idraulico in un sistema di fornitura di acqua fredda è molto più ampio:

• Mantenimento di una pressione uniforme e costante nella fornitura d'acqua. Grazie alla pressione dell'aria, la pressione viene mantenuta per qualche tempo anche a pompa spenta, finché non scende al minimo impostato e la pompa riprende a funzionare.Pertanto, la pressione nel sistema viene mantenuta anche quando vengono utilizzati più apparecchi idraulici contemporaneamente.
• Protezione contro l'usura delle apparecchiature di pompaggio. Le riserve d'acqua contenute nel serbatoio consentono di utilizzare per qualche tempo la fornitura idrica senza accendere la pompa. Ciò riduce il numero di azionamenti della pompa per unità di tempo e ne prolunga il funzionamento.
• Protezione contro il colpo d'ariete. Un brusco salto di pressione nella rete idrica quando la pompa è accesa può raggiungere 10 atmosfere o più, il che influisce negativamente su tutti gli elementi del sistema. Il serbatoio a membrana assorbe l'urto, equalizzando la pressione.
• Creazione di riserve idriche. In caso di interruzione di corrente, il sistema di approvvigionamento idrico continuerà a fornire acqua per un certo periodo, anche se solo per un breve periodo.

Per le tubazioni dello scaldabagno vengono utilizzati vasi di espansione in grado di resistere alle alte temperature.

Materiali per apparecchiature idropneumatiche

La membrana del vaso di espansione è realizzata con materiali diversi in grado di resistere a diversi intervalli di temperatura durante il funzionamento.

Negli accumulatori idraulici vengono utilizzati:

• Gomma naturale - NATURALE. Il materiale può entrare in contatto con l'acqua potabile e viene utilizzato per accumulare acqua fredda. Con il passare del tempo potrebbe iniziare a perdere acqua. Resiste a temperature da -10 a 50 °C sopra lo zero.
• Gomma butilica sintetica - BUTILE. Il più universale, impermeabile, utilizzato per le stazioni di approvvigionamento idrico, adatto per acqua potabile. La temperatura operativa può variare da -10 a 100 °C.
• Gomma sintetica a base di etilene propilene - EPDM. Più permeabile del precedente, può venire a contatto con l'acqua potabile. L'intervallo di temperatura consentito è compreso tra -10 e 100 °C.
• La gomma SBR viene utilizzata solo per l'acqua di processo. La temperatura operativa è la stessa dei marchi precedenti.

Per organizzare l'approvvigionamento di acqua fredda, è necessario scegliere serbatoi con un bulbo in gomma alimentare con proprietà elastiche migliorate, che assorbirà meglio il colpo d'ariete e manterrà una pressione dell'acqua stabile nel sistema.

Il corpo del serbatoio è spesso realizzato in acciaio legato, resistente alla corrosione, rivestito esternamente con pitture e vernici. In vendita si trovano anche contenitori in acciaio inox, che sono molto resistenti, ma anche costosi.

Calcolo del volume del serbatoio prima della scelta

Sono disponibili in vendita serbatoi con capacità da 24 a 1000 litri. Quale scegliere sarà determinato dai calcoli, il cui risultato dovrebbe essere arrotondato per eccesso. Quando si sceglie un serbatoio con membrana rimovibile, è necessario ricordare che il volume dell'acqua occupa il 30% del volume totale del serbatoio, ovvero in un serbatoio da 100 litri la riserva d'acqua sarà di circa 30 litri.

La tabella mostra la relazione tra i parametri della pressione dell'aria nel compartimento del gas dell'accumulatore con le impostazioni del relè e le dimensioni del serbatoio (+)

La particolarità dei piccoli serbatoi è che spesso non hanno la valvola per lo spurgo dell'aria dal bulbo di gomma. Ciò potrebbe creare inconvenienti durante il funzionamento. I contenitori di grandi dimensioni sono dotati di tale valvola e, oltre a creare una maggiore fornitura d'acqua, sono in grado di mantenere meglio una pressione stabile nel sistema.

Il calcolo del volume totale di un serbatoio idraulico per una fornitura idrica di tipo chiuso viene calcolato utilizzando la seguente formula:

Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Coppia),

Dove:

• Vt è il volume totale del serbatoio idraulico;
• Amax – consumo massimo possibile di acqua al minuto, litro;
• K – coefficiente (vedi tabella), dipendente dalla potenza della pompa;
• P_massimo – impostazioni del relè quando l'apparecchiatura è spenta, barra;
• P_min – impostazioni del relè all'avvio dell'apparecchiatura, barra;
• P_aria. – pressione nel serbatoio idraulico (nella sua cavità del gas), bar.

Il coefficiente K può essere determinato dalla seguente tabella:

Tabella del coefficiente K, in base alla potenza della pompa, per il calcolo del volume totale di un serbatoio idraulico chiuso per l'approvvigionamento idrico

Alcuni produttori calcolano anche il volume del serbatoio idraulico in modo diverso:

L'azienda Gilex, che produce una vasta linea di apparecchiature per l'approvvigionamento idrico e gli impianti di riscaldamento, offre un'altra formula per la determinazione espressa del volume di un serbatoio idraulico

Orientamento orizzontale e verticale

La scelta tra vasca verticale e orizzontale dipende dalle caratteristiche del locale. Se la stanza è piccola o il volume del contenitore è impressionante, per non occupare molto spazio, installa un contenitore verticale.

Il serbatoio orizzontale ha una capacità minore, può essere appeso al muro e funge anche da supporto per l'installazione di una pompa di superficie. Per la sua installazione sono previsti fissaggi speciali. I serbatoi di grandi dimensioni sono prodotti solo con design verticale e sono installati su gambe.

Riassumendo tutto quanto sopra si può notare che la scelta di un accumulatore idraulico deve essere effettuata tra le seguenti proprietà distintive:

• pressione di esercizio;
• paese produttore;
• volume più o meno grande;
• membrana in gomma sostituibile o meno;
• membrane per acqua industriale o potabile;
• Materiale della cassa: acciaio inossidabile o smaltato.

Per evitare difficoltà con la sostituzione dei componenti in futuro, è meglio scegliere i modelli di dispositivi più popolari. Per loro le lampadine in gomma sono sempre disponibili in vendita gratuita; se hai bisogno di una sostituzione urgente, non dovrai aspettare molto per la consegna.

Schemi di collegamento per serbatoi idraulici

Per il sistema dell'acqua calda installazione di un vaso di espansione effettuato sul tratto della linea di circolazione, linea di aspirazione della pompa, più vicino allo scaldacqua.

Il serbatoio è dotato di:

• manometro, valvola di sicurezza, sfiato aria - gruppo di sicurezza;
• valvola di intercettazione con dispositivo che impedisce l'arresto accidentale.

In un sistema di approvvigionamento idrico in cui sono presenti apparecchiature per il riscaldamento dell'acqua, il dispositivo assume le funzioni di un vaso di espansione.

Schema di installazione nel sistema di acqua calda: 1 – serbatoio idraulico; 2 – valvola di sicurezza; 3 – attrezzature di pompaggio; 4 – elemento filtrante; 5 – valvola di ritegno; 6 – valvola di intercettazione

Nel sistema ad alta tensione, la regola principale è quando installazione di un accumulatore idraulico — installazione all'inizio della tubazione, più vicino alla pompa.

Lo schema di collegamento deve comprendere:

• valvola di ritegno e valvola di intercettazione;
• gruppo di sicurezza.

Gli schemi di connessione possono essere molto diversi. Il serbatoio idraulico collegato normalizza il funzionamento dell'attrezzatura, riducendo il numero di avvii della pompa per unità di tempo e prolungandone così la durata.

Schema di installazione in un impianto ad acqua fredda con pozzo: 1 – serbatoio; 2 – valvola di ritegno; 3 – valvola di intercettazione; 4 – relè per la regolazione della pressione; 5 – dispositivo di controllo delle apparecchiature di pompaggio; 6 – gruppo di sicurezza

In uno schema con una spinta stazione di pompaggio una delle pompe funziona costantemente. Questo sistema è installato per case o edifici con un elevato consumo di acqua. Il serbatoio idraulico qui serve a neutralizzare i picchi di pressione e per accumulare acqua è installato un contenitore il più grande possibile.

Installazione di un vaso di espansione

Prima di iniziare il lavoro, controllare che l'accumulatore idraulico non sia danneggiato.Il dispositivo è installato in una stanza insonorizzata a temperature superiori allo zero. Per poter accedere al rubinetto di scarico, alle valvole di intercettazione, ecc., la distanza dal serbatoio al soffitto e alle pareti deve essere di almeno 0,6 m.

È inoltre necessario prevedere la possibilità di riempire il serbatoio e scaricare l'acqua nella stanza. Gli elementi di fissaggio e la posizione di installazione devono essere in grado di resistere al riempimento del 100% del contenitore.

Per i vasi di espansione con un volume fino a 30 litri, viene utilizzato un supporto a parete, i contenitori di grandi dimensioni sono installati sulle gambe

L'accumulatore idraulico non deve essere sottoposto a carichi meccanici e statici; non è desiderabile consentire a tubi e assiemi di urtarlo. Il serbatoio è avvitato al pavimento tramite guarnizioni in gomma. All'ingresso del serbatoio idraulico sono installate una valvola di ritegno e una valvola di scarico.

I passaggi elencati sono stati necessari per l'installazione delle tubazioni dell'accumulatore idraulico, che è stata realizzata sulla superficie diurna. Per ulteriori azioni è necessario spostarsi nel cassone.

Dopo il montaggio finale dell'impianto non resta che effettuare le prove di controllo e avviare il circuito di alimentazione idrica.

Caratteristiche di regolazione dell'accumulatore idraulico

I serbatoi di espansione per l'approvvigionamento idrico vengono venduti con le impostazioni standard del produttore: spesso la pressione nel compartimento dell'aria è già impostata su 1,5 bar.La pressione consentita è sempre indicata sull'etichetta e il produttore sconsiglia di discostarsi dai parametri specificati, soprattutto nella direzione di aumentarla.

Prima di procedere con la regolazione l'impianto viene scollegato dall'alimentazione elettrica e le valvole di intercettazione vengono chiuse. Il serbatoio a membrana viene completamente svuotato scaricando l'acqua: un indicatore di pressione accurato può essere misurato solo quando il compartimento dell'acqua è vuoto.

Successivamente, le letture della pressione vengono effettuate utilizzando un manometro accurato. Per fare ciò, rimuovere il cappuccio decorativo dalla bobina e portare con sé il dispositivo. Se la pressione è diversa da quella richiesta, viene portata a norma pompando o spurgando l'aria in eccesso.

Considerando che il produttore è contrario a deviazioni dai valori di pressione raccomandati, è necessario selezionare in fase di progettazione l'attrezzatura adeguata, i cui parametri non siano in conflitto tra loro

Quando si regola la pressione nel compartimento del gas del serbatoio, il produttore lo riempie con un gas inerte, ad esempio azoto secco. Ciò impedisce la corrosione della superficie interna. Pertanto si consiglia agli utenti di utilizzare anche azoto tecnico per aumentare la pressione.

Impostazione della pressione del serbatoio nel sistema di approvvigionamento idrico

La pressione in un serbatoio chiuso è sempre leggermente inferiore (del 10%) rispetto al livello di pressione all'avvio della pompa. Regolando la pressione nel dispositivo, è possibile regolare la pressione dell'acqua. Minore è la pressione del gas nel serbatoio idraulico (ma non inferiore a 1 bar), maggiore sarà la quantità di acqua trattenuta.

In questo caso la pressione diventerà irregolare: forte quando il serbatoio è pieno e sempre più debole quando è vuoto. Per garantire un flusso d'acqua forte e uniforme, impostare la pressione nella camera con aria o gas entro 1,5 bar.

La pressione dell'acqua nella rete idrica viene impostata tramite un relè. Quando si imposta la pressione nella camera di espansione, questi valori devono essere presi in considerazione

Regolazione del serbatoio idraulico nel rivestimento dello scaldabagno

Il vaso di espansione, utilizzato per la fornitura di acqua calda, inizialmente non dovrebbe contenere acqua. La pressione nell'apparecchio è impostata ad un valore maggiore di 0,2 rispetto alla soglia superiore di spegnimento della pompa.

Ad esempio, se il relè è configurato per spegnere l'apparecchiatura ad una pressione di 4 bar, la pressione nel compartimento del gas del vaso di espansione dovrebbe essere impostata su 4,2 bar.

Installato nelle tubazioni dello scaldabagno, il serbatoio non serve a mantenere la pressione. È progettato per compensare l'espansione quando l'acqua viene riscaldata. Se imposti la pressione su un valore inferiore, ci sarà sempre acqua nel serbatoio.

Regole di manutenzione del serbatoio idraulico

Un'ispezione di routine del vaso di espansione consiste nel controllare la pressione nel compartimento del gas. È inoltre necessario ispezionare le valvole, le valvole di intercettazione, lo sfiato dell'aria, controllare il funzionamento del manometro e pressostato acqua. Per garantire l'integrità del serbatoio, viene effettuata un'ispezione esterna.

Durante la manutenzione preventiva, la pressione nel serbatoio idraulico deve essere misurata e, se necessario, regolata.

Nonostante la semplicità del dispositivo, i vasi di espansione per l'approvvigionamento idrico non durano per sempre e possono rompersi. Le cause tipiche sono la rottura della membrana o la perdita di aria attraverso il capezzolo. I segni di guasto possono essere determinati dal funzionamento frequente della pompa e dalla comparsa di rumore nel sistema di approvvigionamento idrico. Capire come funziona il tuo accumulatore è il primo passo per una corretta manutenzione e risoluzione dei problemi.

Installazione di un serbatoio idraulico di tipo aperto

Un dispositivo di tipo aperto viene utilizzato sempre meno spesso, poiché richiede l'intervento costante dell'utente nel suo funzionamento. Un vaso di espansione aperto è un contenitore non sigillato che serve a formarsi pressione nella rete idrica, stoccaggio dell'acqua e funge anche da camera di espansione.

Al serbatoio sono collegati: un rubinetto di scarico, tubazioni per il ricircolo e alimentazione, un tubo di regolazione e troppo pieno.

Il serbatoio è installato sopra il punto idraulico più alto, ad esempio in soffitta l'acqua entra nel sistema per gravità. Ogni metro che il dispositivo sale aumenta la pressione nella rete idrica di 0,1 atmosfere.

Per automatizzare il processo di fornitura dell'acqua, il serbatoio è dotato di un interruttore a galleggiante ed è installato un relè automatico che accenderà e spegnerà la pompa.

Il contenitore è montato in una stanza al riparo dal gelo, coperto da un coperchio per evitare polvere e detriti, e le pareti sono avvolte in lana minerale o altro isolante.

Questo metodo di organizzazione dell'approvvigionamento idrico richiede un monitoraggio regolare da parte dell'utente, altrimenti l'acqua potrebbe congelare a temperature inferiori allo zero (se la stanza non è riscaldata). Il liquido evaporerà, quindi dovrai aggiungerlo costantemente.

Inoltre, un contenitore del genere è ingombrante e non esteticamente gradevole; richiede uno spazio sottotetto in casa. Ma lo svantaggio principale del dispositivo è che il serbatoio non è progettato per funzionare in condizioni di elevata pressione dell'acqua nel sistema.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Video n.1. Tutto sui vasi di espansione: classificazione, scopo, regolazione e segni di problemi:

Video n.2. Il funzionamento errato della stazione di pompaggio è spesso associato a malfunzionamenti dell'accumulatore idraulico:

Video n.3. Sfumature nella scelta dei serbatoi idraulici per l'approvvigionamento idrico:

Anche nella fase di pianificazione e sviluppo di un sistema di approvvigionamento idrico, è necessario riflettere su tutti i punti di fondamentale importanza e calcolare tutti i parametri. Se non sei sicuro dell'infallibilità dei tuoi calcoli e della scelta corretta di un serbatoio idraulico per l'approvvigionamento idrico, è meglio contattare gli specialisti.

La maggior parte delle aziende che vendono attrezzature professionali forniscono consulenze o addirittura eseguono calcoli gratuitamente. Ciò contribuirà ad evitare errori e spese inutili.

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