منبع انبساط
منبع انبساط چیست؟
منبع انبساط یک مخزن تحت فشار است که برای کنترل نوسانات فشار در سیستمهای گرمایش مانند شوفاژ یا پکیج کارایی دارد. وظیفه اصلی این قطعه جذب حجم اضافی آب گرم شده است تا از افزایش بحرانی فشار در سیستم گرمایشی جلوگیری کند.
در سیستمهای گرمایشی مانند شوفاژ پدیدهای به نام انبساط حرارتی وجود دارد. حجم آب درون سیستم با گرم شدن تا حدودی افزایش پیدا میکند، اما تراکم پذیری آب تقریباً صفر است. این افزایش حجم به ظاهر کم میتواند فشار بسیار بزرگی را تولید کرده و باعث ترکیدن لولهها یا خرابی دیگ شود. برای مدیریت این فشار از مخزن انبساط (Expansion Tank) در سیستمهای گرمایشی استفاده میکنند. این مقاله یک راهنمای کامل برای معرفی، بررسی مشخصات فنی و نکات خرید منبع انبساط است.

وظایف منبع انبساط در سیستمهای گرمایشی
منبعهای انبساط در واقع مخازن کوچکی هستند که جایی از مسیر برگشت آب و یا قبل از پمپ در مسیر ورودی دیگ نصب میشوند. این مخزن کوچک معمولاً کنار دیگ روی دیوار یا زیر پکیج است. مخزنی که به ظاهر چندان اهمیتی ندارد، اما در عمل امنیت و کارکرد مطمئن کل سیستم گرمایش ساختمان را بر عهده میگیرد. منبع انبساط سه وظیفه اصلی در سیستمهای گرمایشی را بر عهده دارد:
1) جبران کننده انبساط حجمی
جمعآوری حجم اضافی آب به علت افزایش دما اصلیترین وظیفه انواع منبع انبساط است. وقتی مشعل دیگ روشن میشود، دمای آب از حدود ۲۰ درجه تا حدودی ۸۰ درجه سانتیگراد افزایش پیدا میکند و حجم آب نیز در حدود ۳ درصد بیشتر میشود. اما در یک سیستم بسته همین افزایش حجم فشار داخل دیگ و لولهها را عملاً ۲ یا ۳ برابر میکند. ولی با نصب منبع انبساط میتوان این حجم اضافی آب را مدیریت نمود و از ایجاد فشارهای بحرانی جلوگیری کرد.
2) محافظت در برابر ضربه قوچ
منبع انبساط از آسیب دیدن تجهیزات گرمایشی در مواجهه با ضربه قوچ جلوگیری میکند. این ضربه قوچ زمانی اتفاق میافتد که یک شیر مثلاً شیر فلکه یا شیر برقی پکیج به طور ناگهانی بسته شده و جریان آب را خیلی سریع متوقف میکند. این توقف ناگهانی باعث ایجاد یک موج ضربهای با فشار لحظهای بسیار بالا در کل سیستم گرمایش میشود. اما دیافراگم منبع انبساط مانند یک فنر ضربهگیر عمل کرده و انرژی مخرب موج را مستهلک میکند. در نتیجه شوک ضربه قوچ به اتصالات و لولههای سیستم منتقل نمیشود.
3) جلوگیری از کاویتاسیون در پمپ
نصب منبع از خشک کار کردن پمپ سیرکولاتور در سیستمهای گرمایشی بزرگ جلوگیری میکند. زیرا این منبع تنها جایی در سیستم است که میتواند فشار را ثابت و تضمین شده نگه دارد. اگر به هر دلیلی حجم آب کم شود یا نشتی جزئی در مدار گرمایشی ساختمان وجود داشته باشد، این منبع قادر است تا با پس زدن آب ذخیره فشار ورودی پمپ مکش را مثبت نگه داشته و از ایجاد پدیده کاویتاسیون (شکلگیری حبابهای بخار) جلوگیری کند.
طراحی و ساختار منبع انبساط
طراحی انواع منبع انبساط بسیار ساده اما کاملاً مهندسی شده است. این مخزن کوچک از دو بخش کاملاً مجزا تشکیل شده که توسط یک پرده (دیافراگم پلیمری) از هم جدا میشوند. پوسته بیرونی منبع یک مخزن استوانهای شکل از جنس فولاد با روکش ضد زنگ است که کل فشار سیستم را تحمل میکند. اساس طراحی این منبع در پرده لاستیکی و انعطافپذیر داخل آن است. این پرده انعطافپذیر (دیافراگم) از جنس لاستیک مصنوعی EPDM یا بوتیل است که داخل مخزن نصب شده و آن را به دو فضای کاملاً ایزوله تقسیم میکند.
- محفظه آب
به بخش پایینی منبع و زیر دیافراگم گفته میشود که به سیستم لولهکشی ساختمان متصل است. آب گرم اضافی در اثر انبساط حرارتی وارد همین فضای پایین منبع خواهد شد.
- محفظه گاز
بخش بالایی یا اطراف دیافراگم است که از گازی خنثی مانند نیتروژن با فشار مشخص پر میشود. فشار داخل این محفظه را براساس ابعاد دیگ و نحوه مصرف ساختمان محاسبه میکنند. اما این گاز مانند یک نیروی دائمی عمل کرده که دیافراگم را به سمت پایین فشار میدهد.

اجزای تشکیل دهنده منبع انبساط
ساختار طراحی انواع منبع انبساط به ظاهر خیلی ساده است و چیزی جز یک مخزن با پرده میانی نیست. اما در همین مخزن به ظاهر ساده از تجهیزات مختلفی استفاده شده که بهتر است بیشتر با آنها آشنا شوید:
- پوسته (Shell)
پوسته مخزن استوانهای با سرهای کروی یا تخت است که کل محفظه آب و گاز داخل آن قرار دارد. این پوسته را به شکلی انتخاب میکنند که تحمل فشارهای بالای سیستم گرمایش را داشته باشد. معمولاً از فولاد کربن با روکش رنگ اپوکسی یا پلی استر مقاوم در برابر زنگ زدگی برای ساخت پوسته منبع استفاده میکنند. اما ممکن است برای تأمین آب گرم مراکز بهداشتی از مخزن استیل ضد زنگ یا فولاد با روکش شیشهای استفاده شود.
- دیافراگم
دیافراگم یک پردهی لاستیکی از جنس EPDM، SBR یا بوتیل است که انعطاف پذیری بالایی دارد و در مقابل گازهایی مانند نیتروژن کاملاً نفوذ ناپذیر است. اکثر منبعها دارای دیافراگمهای ثابت هستند که فضای داخل مخزن را به دو بخش کامل تفکیک میکند. اما برای طراحی منبعهای بزرگ معمولاً از دیافراگمهای کیسهای (Bag Type) استفاده میشود.
- سوپاپ گاز (Gas Valve)
این سوپاپ دقیقاً در بالای مخزن و یا جایی در نیمه بالایی بدنه فولادی تعبیه شده که مشابه سوپاپ تایر خودرو است. از این سوپاپ برای شارژ و یا تنظیم فشار گاز داخل منبع استفاده میکنند. تکنسین سرویسکار معمولاً در بازدیدهای دورهای از فشارسنجی مخصوص برای اندازهگیری مقدار فشار گاز داخل منبع از طریق همین سوپاپ استفاده میکند تا در صورت لزوم مجدداً شارژ شود.
- گاز نیتروژن
در سمت بالایی دیافراگم از گازی خنثی برای ایجاد فشار و حالت فنری دیافراگم استفاده میشود تا در صورت خالی شدن دیگ به طور خودکار آب را مجدداً برگرداند. در اکثر منبعهای انبساط از گاز نیتروژن استفاده میکنند، زیرا یک گاز خنثی است که باعث اکسید شدن (زنگ زدن) بدنه داخل منبع نخواهد شد.
انواع منبع انبساط
منبعهای انبساط را از چند دیدگاه مختلف فنی میتوان دستهبندی کرد. به عنوان مثال در این منبعها از انواع دیافراگمهای ثابت یا کیسهای استفاده میشود و در عین حال ممکن است به شکل دیواری و یا پایهدار طراحی شوند. با این حال انواع این منبعها را براساس نوع تماس با هوا در دو دستهبندی منبع انبساط باز (Open Tank) و منبع انبساط بسته (Closed Tank) بررسی میکنیم:
منبع انبساط باز (Open Tank)
منبع باز نسل قدیمی و تقریباً منسوخ شده است که در اکثر ساختمانهای کوچک با سیستم گرمایش معمولی استفاده میشود. این منبع یک مخزن ساده فلزی است که در بالاترین نقطه ساختمان نصب شده و هیچ پرده دیافراگمی ندارد. بلکه جریان آب در تماس مستقیم با هوای آزاد قرار میگیرد و صرفاً به علت فشار ستون آب مجدداً به داخل دیگ سرازیر میشود. در این منبعها تماس مستقیم آب گرم با اکسیژن هوا واکنش اکسیداسیون را سریع میکند. برای همین است که دیگر از این منبعهای ساده و ارزان قیمت در طراحی سیستمهای گرمایشی مدرن استفاده نمیکنند.
مزایا
- طراحی ساده و عدم نیاز به تنظیم فشار گاز
- عملکرد خودکار و کاملاً ایمن در برابر فشار دیگ
- مناسب برای سیستمهایی که احتمال خاموش شدن ناگهانی ندارد.
معایب
- تماس مستقیم آب گرم با اکسیژن و خوردگی شدید بدنه
- تبخیر مداوم آب و نیاز دایمی سیستم تغذیه به آب تازه
- خطر یخزدگی در زمستان
- وابستگی فشار سیستم به ارتفاع عمودی ساختمان
منبع انبساط بسته (Closed Tank)
تمام آنچه در این مطلب درباره منبع با دیافراگم ارتجاعی گفتهایم، مربوط به همین مدلهای تمام بسته است. در حال حاضر تقریباً تمام سیستمهای گرمایشی را با استفاده از همین مدلهای تمام بسته با پرده دیافراگمی برای تنظیم فشار داخل مخزن طراحی میکنند. در این مدل حجم اضافی آب گرم به این مخزن وارد شده و دیافراگم ارتجاعی را منبسط میکند. اما با سرد شدن سیستم، گاز متراکم دیافراگم را به عقب رانده و آب را به مدار گرمایش باز میگرداند.
مزایا
- عدم تماس با اکسیژن محیط و جلوگیری از خوردگی بدنه
- عدم تبخیر و هدر رفت آب
- امکان استفاده از ضد یخ در سیستم گرمایش
- توانایی تأمین فشار کاری بالا و پایدار مناسب ساختمانهای مرتفع
- قابلیت تنظیم دقیق فشار
معایب
- احتمال پارگی دیافراگم و افت فشار
- نیاز به شارژ و بازرسی دورهای
- کاملاً حساس به محاسبه و ظرفیت ساختمان
- قیمت بالاتر از منبعهای باز

خرید منبع انبساط
اکثر افرادی که قصد خرید منبع انبساط دارند، صرفاً این مخزن مهم و استراتژیک را بر اساس ظرفیت (لیتراژ) تهیه میکنند. البته شکی نیست که ظرفیت مخزن مهمترین پارامتر برای خرید این نوع منابع است. زیرا باید کاملاً حجم آب اضافی منبسط شده دیگ را در اختیار داشته باشد. اما علاوه بر ظرفیت چند پارامتر فنی دیگر نیز وجود دارد که اگر نادیده گرفته شوند، ممکن است منبعی تهیه کنید که در ساختمان کارایی نداشته باشد؛ شما عزیزان میتوانید برای دریافت مشاوره و راهنمایی رایگان برای خرید منبع انبساط با کارشاسان منخصص تماس بگیرید.
در ادامه تمام پارامترهای فنی و نکتههای خرید منبع انبساط را بررسی میکنیم:
- حجم (ظرفیت) منبع انبساط
محاسبه دقیق حجم منبع براساس سیستم گرمایش ساختمان قطعاً فنیترین مرحله خرید است. اگر حجم منبع را کمتر از نیاز سیستم گرمایشی در نظر بگیرید، فشار سیستم در اوج گرما از کنترل خارج شده و شیر اطمینان دائماً عمل میکند. از طرفی اگر حجم منبع را بیش از حد بزرگ محاسبه کنید، علاوه بر اینکه باید هزینه بیشتری بابت خرید پرداخت نمایید، قطعاً در آینده با نوسانات فشار آب گرم ساختمان روبرو هستید.
مهندسین برای محاسبه حجم مناسب منبع انبساط یک روش مهندسی شده در اختیار دارند که در آن ابتدا کل آب سیستم گرمایش را محاسبه کرده و مقدار حجم آب منبسط شده را اندازهگیری میکنند. این در حالی است که باید فشارهای اولیه و نهایی را اعمال نمایند. اما قاعدتاً قصد نداریم تا در این مطلب مفصل از علم مهندسی تاسیسات صحبت کنیم، ولی دو روش سرانگشتی برای تخمین ظرفیت کافی منبع وجود دارد:
روش اول: محاسبه ظرفیت براساس دیگ حرارتی
در این روش سراغ دیگ (بویلر) ساختمان بروید و ظرفیت حرارتی آن را استخراج کنید. حالا در ازای هر 1000 کیلو کالری ظرفیت حرارتی بویلر بین ۳ الی ۶ لیتر حجم منبع انبساط نیاز دارید. به عنوان مثال برای عملکرد ایمن یک بویلر 24000 کیلو کالری باید منبع ۱۰۰ لیتری تهیه کنید.
روش دوم: محاسبه ظرفیت براساس متراژ ساختمان
در این روش به ازای هر ۱۰۰ متر مربع زیربنا ساختمانهای کمارتفاع نهایتاً سه طبقه باید ۱۰ الی ۱۲ لیتر ظرفیت منبع در نظر بگیرید. البته گاهاً مهندسین کل آب موجود در دیگ و لولههای رادیاتورها را محاسبه کرده و ۱۰ درصد آن را به عنوان ظرفیت پیشنهادی برای خرید منبع انبساط در نظر میگیرند. اما به یاد داشته باشید که این محاسبه برای بخش آب منبع است و قاعدتاً ظرفیت کل را باید دو برابر حجم آب منبسط شده محاسبه کنید. زیرا حجم نهایی منبع مجموع حجم بخش آب و بخش گاز در دو طرف پرده دیافراگمی است.

- فشار گاز منبع
اندازهگیری و تنظیم درست فشار گاز منبع انبساط دومین پارامتر کلیدی است که باید در هنگام نصب و راهاندازی با دقت بررسی کنید. این فشار باید کاملاً مطابق با شرایط بویلر در سیستم گرمایشی ساختمان محاسبه شود. اگر این پارامتر را اشتباه محاسبه کرده و یا اشتباه تنظیم کنید، منبع شما عملاً کار نخواهد کرد. زیرا اگر فشار داخلی بالاتر از شرایط عملیاتی دیگ باشد، حجم آب منبسط شده قادر به ورود داخل منبع نیست. فشار پیش شارژ کارخانه معمولاً 1.5 بار است که برای یک ساختمان متوسط ۵ طبقه محاسبه شده است. اما در کل فشار گاز منبع باید تقریباً برابر با فشار استاتیکی (ارتفاع ساختمان) محاسبه شود و حاصل تقسیم ارتفاع ستون آب بر حسب متر بر 10 است.
جدول زیر برای محاسبه تخمین فشار گاز منبع سودمند است:
نوع ساختمان | ارتفاع (متر) | فشار گاز لازم (بار) |
ویلاهای یک طبقه | ۲ الی ۴ | 0.2 الی 0.5 |
آپارتمان سه طبقه | ۹ | 0.9 الی 1 |
آپارتمان ۵ طبقه | ۱۵ | 1.5 |
آپارتمان ۸ طبقه | ۲۴ | 2.4 |
- حداکثر فشار و دمای کاری منبع انبساط
قطعاً لازم است تا در هنگام خرید منبع انبساط، پلاک فنی محصول را بررسی کرده و حداکثر فشار و دمای کاری آن را کاملاً مطابق با سیستم گرمایش ساختمان در نظر بگیرید. زیرا اگر این پارامترها را نادیده بگیرید، ممکن است منبعی تهیه کنید که در برابر فشار و حرارت سیستم گرمایشی ساختمان دوام نیاورده و باعث ترکیدن مخزن شود.
- حداکثر فشار کاری منبع
این پارامتر را با واحد بار (Bar) بیان میکنند که نشان دهنده حداکثر فشار قابل تحمل بدنه و دیافراگم منبع است. طبق استانداردهای مهندسی تأسیسات حداکثر فشار منبع را باید حداقل 1.5 الی ۲ برابر فشار شیر اطمینان دیگ در نظر بگیرید. در غیر این صورت منبع انبساط دائماً در آستانه تحمل نهایی خود کار میکند و عمر بدنه یا دیافراگم آن به شدت کاهش مییابد. حداکثر فشار منبع مناسب برای اکثر مصارف خانگی و ساختمانهای آپارتمانی ۶ الی ۱۰ بار است.
- حداکثر دمای کاری منبع
این پارامتر را برحسب درجه سانتیگراد بیان میکنند که حداکثر گرمای قابل تحمل دیافراگم و درزگیرها را بدون ذوب شدن، ترک خوردن یا از دست دادن انعطاف نشان میدهد. بهتر است همیشه منبعی بخرید که حداکثر دمای کاری آن حداقل ۲۰ درجه بالاتر از حداکثر دمای تنظیمی دیگ (بویلر) بالاتر باشد. مثلاً اگر دمای آب خروجی دیگ را روی ۹۰ درجه تنظیم کرده باشید، قاعدتاً به منبع انبساطی با دمای کاری ۱۱۰ درجه نیاز دارید. البته معمولاً منبعهای قرمز رنگ را با دمای کاری ۹۹ الی ۱۱۰ درجه سانتیگراد و منبعهای آبی رنگ را با دمای کاری ۵۰ الی ۷۰ درجه سانتیگراد طراحی میکنند.

- جنس دیافراگم منبع انبساط
جنس دیافراگم مهمترین عامل تعیین کننده عمر مفید و کاربردی صحیح منبع در سیستمهای گرمایشی است. بسیاری از خرابیهای زود هنگام مانند پارگی، نشتی گاز و حتی آلودگی آب ریشه در انتخاب نادرست جنس دیافراگم دارد. اما در لحظه انتخاب منبع باید حداقل سه سؤال کلیدی را پاسخ دهید. اینکه به چه جنس نیاز دارید؟ برای چه نوع سیالی استفاده میکنید؟ و قرار است در چه دمایی کار کند؟ اجازه دهید تا این بحث را با معرفی انواع جنس دیافراگم ادامه دهیم:
دیافراگم EPDM
EPDM نوعی لاستیک پلیمری است که به طور خاص برای تحمل دمای بالا و سیالات حاوی ضد یخ طراحی شده است و بهترین گزینه برای استفاده در سیستمهای گرمایش با دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد است. از طرفی اگر به هر دلیلی باید در جریان آب سیستم گرمایش ساختمان از مواد ضد یخ استفاده کنید، فقط مجاز به خرید منبع انبساط با دیافراگم EPDM هستید. این نوع دیافراگم انعطافپذیری بالایی دارد و به خوبی چرخههای مکرر انبساط و انقباض را حفظ میکند.
دیافراگم SBR
یک نوع دیافراگم بر پایه استایون و نسبتاً ارزان قیمت و سازگار با آب آشامیدنی است. معمولاً از این نوع دیافراگم در پمپهای آب خانگی برای جلوگیری از ضربه قوچ و یا تنظیم فشار آب سرد مصرفی ساختمان استفاده میکنند. ولی منبع انبساط با دیافراگم SBR صرفاً برای سیستمهای گرمایش معمولی با دمای خروجی زیر 80 درجه سانتیگراد مناسب است. اما توصیه میکنیم که ترجیحا از منبعها با دیافراگم SBR برای سیستمهای گرمایشی استفاده نکنید.
دیافراگم بوتیل (Butyl)
منبع انبساط با دیافراگم بوتیل بهترین پیشنهاد برای سیستمهای گرمایش معمولی با دمای کمتر از 90 درجه سانتیگراد و بدون ضد یخ است. بوتیل نوعی پلیمر مقاوم و کاملا انعطاف پذیر است که مقاومت و تحمل حرارتی آن از SBR بهتر و در عین حال نفوذ ناپذیری گاز از EPDM بالاتر است. البته از این نوع دیافراگم بیشتر برای طراحی منبع آب گرم مصرفی ساختمان استفاده میشود، زیرا بهترین انتخاب برای تماس با آب بهداشتی است. ولی اگر رویکرد شما اقتصادی است و دمای بویلر تا فراتر از 90 درجه نمیرود، خرید منبع انبساط با دیافراگم بوتیل پیشنهاد کارآمد و هوشمندانهای است.
- قابلیت تعویض دیافراگم
تعویض دیافراگم از آن دست موضوعات کلیدی است که گاها هنگام خرید منبع انبساط کمتر مورد توجه قرار میگیرد. اما وقتی صحبت از قابلیت تعویض دیافراگم میشود، در واقع به اقتصادی بودن و طول عمر مفید منبع در بلند مدت فکر کردهاید. این دیافراگم مانند لاستیک خودرو یک قطعه مصرفی است و طول عمر مفید آن نهایتا 5 الی 10 سال است. ولی آیا علاقه دارید که یک مخزن فلزی کاملا سالم را فقط به خاطر مستهلک شدن دیافراگم دور بیاندازید؟
معمولا منابع کوچک 4 الی 35 لیتری را با دیافراگم غیر قابل تعویض طراحی میکنند، اما منابع بزرگتر از 35 لیتری آنقدر گران قیمت هستند که صرفا به خاطر دیافراگم نمیتوان آنها را کنار گذاشت. بنابراین عموما با قابلیت تعویض دیافراگم طراحی میشوند. خلاصه در هنگام خرید منبع انبساط از میان تمام فاکتورهای فنی که در حال بررسی آنها هستید، حتما قابلیت تعویض دیافراگم را با بررسی نمایید.

بهترین برندهای تولید کننده منبع انبساط
معرفی برندهای برتر در زمینه طراحی و تولید انواع منبع انبساط کار سادهای نیست. از طرفی هنگام بررسی محصولات مختلف بازار باید کیفیت دیافراگم کار شده در منبع توسط سازنده را مد نظر قرار دهید. به عنوان مثال برندهای ایرانی که از دیافراگمهای مرغوب ایتالیایی در محصولات خود استفاده میکنند، غالبا منبعهای انبساط کارآمد و جانسختی را در اختیار دارند. انواع این منبعها در ظرفیتهای گوناگون از برندهای برجسته بازار را میتوانید در فروشگاه اینترنتی پیکامگ تهیه کنید. بهترین برندهای تولید کننده این نوع منبعها نیز به قرار زیر هستند:
- Amtrol
- Reflex
- Flamco
- Zilmet
- Varem
- Zilio
- کاوش
- اکواترم
- سولار
قیمت منبع انبساط
منبع انبساط را هرگز به عنوان یک تجهیز اضافی و یا نه چندان جدی در تاسیسات ساختمانی ارزیابی نکنید. بلکه این وسیله مانند یک شیر اطمینان خاموش، امنیت سیستم گرمایش گران قیمت ساختمان را بر عهده دارد. بهتر است قیمت منبع انبساط را با توجه به شرایط ساختمان و در نظر گرفتن کیفیت محصول ارزیابی کنید.
یک منبع بیکیفیت که دیافراگم آن از لاستیک بازیافتی و یا مواد نامرغوب ساخته شده باشد، ممکن است خیلی زود پاره یا مستهلک شود. اما در چنین شرایطی هزینه تعمیرات صرفا دیافراگم مستهلک شده نیست، بلکه احتمالا همیشه با چکه کردن مداوم شیر اطمینان بویلر روبهرو میشوید. حتی ممکن است پمپ سیستم در اثر مواجهه با کاویتاسیون خیلی سریع فرسوده شود. اینها صرفا نکات کلیدی برای بررسی قیمت منبع انبساط و خرید کالایی حرفهای و کاملا مهندسی شده است. در اینباره میتوانید از خدمات فروشگاه پیکاتک استفاده کنید. کارشناسان پیکاتک به شما کمک میکنند تا با توجه به بودجه و شرایط پروژه محصول مناسب را با بهترین قیمت منبع انبساط برای عرضه در سراسر کشور تهیه کنید.
