Care este deosebirea dintre hidroacumulatoare și vase de expansiune? Funcționare, reglare, depistarea neregulilor

1. Care este deosebirea dintre hidroacumulatoare și vasele de expansiune

În ce situație ar trebui să vă intereseze? În cazul în care stați la casă și alimentarea cu apă se realizează din puț, cu ajutorul unei pompe, și aveți un boiler pentru apă caldă și/sau un sistem de încălzire cu agent termic, care au nevoie de un hidroacumulator sau de un vas de expansiune pentru a funcționa.

De ce este important să cunoașteți diferența dintre un hidroacumulator și un vas de expansiune? Deoarece se constată destul de des că, în diferite instalații, aceste echipamente nu sunt montate corect, iar acest lucru poate avea ca rezultat deteriorarea echipamentelor sau funcționarea necorespunzatoare a lor.

De foarte multe ori, încurcătura apare din cauza faptului că cele două echipamente arată foarte asemănător, cu toate că, din punct de vedere constructiv, sunt diferite. Astfel, avem un vas metalic, în interiorul căruia este o pară din cauciuc (i se mai zice și bășică) sau o membrană din cauciuc care separă volumul din interiorul vasului în două zone.

 
Însă, dacă în echipamentul care este destinat sistemului de alimentare cu apa lichidul (apa, rece sau caldă după cum vom vedea în continuare), se pompează în interiorul parei de cauciuc, în cazul echipamentelor din sistemele de încalzire, apa (lichidul cald) se află în exteriorul acestei pare și, așadar, în contact cu pereții metalici ai vasului.

Vorbim, așadar, de două echipamente și trei tipuri de instalații în care pot fi utilizate.

Se întâlnește foarte des următoarea exprimare: hidroacumulatorul este destinat sistemelor cu alimentare cu apă, iar vasul de expansiune este destinat sistemelor de încălzire. Acest lucru este doar parțial corect, iar confuziile pornesc de la faptul că același tip de echipament poartă denumiri diferite în funcție de instalația în care este folosit.

Echipamentul în care apa se pompează în interiorul parei de cauciuc se numește:
1. hidroacumulator, atunci când este utilizat împreună cu pompa de alimentare cu apă rece (nu pompa de recirculare), într-un sistem de alimentare cu apă;
2. vas de expansiune, atunci când este utilizat într-un sistemul de alimentare cu apă caldă menajeră (ACM).

Echipamentul în care apa se pompează în exteriorul parei de cauciuc se numește:
3. vas de expansiune, atunci când este utilizat în sistemul de încălzire cu agent termic.

Reținem, deci, că vasul de expansiune utilizat la alimentarea cu apă caldă (ACM)  și hidroacumulatorul utilizat la alimentarea cu apă rece sunt unul și același dispozitiv din punct constructiv. Un astfel de echipament îl vom numi hidroacumulator sau vas de expansiune în funcție de sistemul în care este montat. Practic, dacă este montat lângă un boiler care furnizează apă caldă, îl vom numi vas de expansiune, iar dacă este montat după pompa de alimentare cu apă (pompa de puț sau orice altă pompă de apă rece), îl vom numi hidroacumulator.

2. Cum funcționează hidroacumulatorul și vasul de expansiune

Vom vedea în continuare cum funcționează hidroacumulatorul și vasul de expansiune în cele trei sisteme: în sistemul de alimentare cu apă rece, în sistemul de încălzire cu agent termic și în sistemul de alimentare cu apă caldă (ACM).

HIDROACUMULATORUL ÎN SISTEMUL DE ALIMENTARE CU APĂ RECE

În sistemul de alimentare cu apă rece, hidroacumulatorul este necesar pentru a asigura funcționarea pompei (de puț) în condiții optime, și nu ca rezervă de apă, cum mulți cred. Există, într-adevăr, o rezervă de apă în hidroacumulator, dar este vorba de fapt de un efect secundar. Această rezervă de apă este utilă atunci când, de exemplu, dorim să umplem o cană de apă și nu dorim ca pentru aceasta să pornească pompa. În funcție de modul cum este reglat, hidroacumulatorul asigură un număr maxim de porniri ale pompei pe oră, de obicei nu mai mult de 50 de ori, protejând-o astfel de suprasolicitări. Dacă nu am avea hidroacumulator în sistemul de alimentare cu apă, lucrurile ar sta în felul următor: doriți să umpleți o cană cu apă, pompa pornește și nici nu apucă să intre în regim de funcționare normal că presostatul (releul de presiune) o oprește, pentru ca în sistem s-a realizat deja presiunea necesara. Într-un astfel de regim, evident că pompa s-ar arde foarte repede.

În ceea ce privește rezerva de apă, trebuie precizate următoarele: într-un hidroacumulator de 100 de litri (volumul vasului metalic) se acumulează maxim 30 de litri de apă, dacă este reglat corect, și nu 100 de litri, cum crede toată lumea. Aceasta se întâmplă deoarece, atunci când apa este pompată în hidroacumulator (în para de cauciuc), aerul din vasul metalic se comprimă și foarte repede apare o echilibrare de presiune. Niciodată mai mult de 30% din volumul vasului nu va putea fi umplut de para de cauciuc (cu apă în ea), repet, dacă este reglat corect. Dacă reușiti să-l umpleți jumătate, înseamnă ca în echipament nu este presiune suficientă, deci nu este reglat corect și, practic, nu-și mai execută funcția.

Vasele de expansiune pentru sistemul de încălzire sau pentru sistemul cu alimentare cu apă caldă funcționează după același principiu, cu toate diferențele constructive între cele două soluții (unde se află aerul și unde apa, din ce este fabricată membrana sau para etc.).

VASUL DE EXPANSIUNE ÎN SISTEMUL DE ÎNCĂLZIRE

În sistemul de încălzire, modul de funcționare este următorul: de exemplu, într-un sistem de încălzire, agentul termic (apa) este la o temperatură de 20°C și în circuit avem o presiune de 1,5 bari. Când sistemul începe să se încălzească de la 20°C la 60°C, apare și o dilatare a agentului termic, adică a apei. În aceste condiții, volumul crescând, crește și presiunea în circuit. Deoarece apa este un lichid greu comprimabil, această creștere de volum trebuie „să se ducă” undeva, și anume ajunge în vasul de expansiune, comprimând membrana (sau para) până la echilibrarea presiunilor.

Dacă nu am avea acest vas de expansiune, presiunea ar crește până la o valoare critică, să spunem de 3 bari, care este valoarea critică uzuală în instalațiile de încălzire, și, în acel moment, evident că s-ar declanșa ceea ce se numește supapă de siguranță. Este, practic, acea valvă care, în momentul în care se ajunge la o presiune de 3 bari în instalație, se deschide și elimină surplusul de presiune. În aceste condiții, evident că presiunea din toată instalația de încălzire ar scădea și, practic, din acel moment instalația n-ar mai funcționa.

VASUL DE EXPANSIUNE ÎN SISTEMELE DE ALIMENTARE CU APĂ CALDĂ

În cazul alimentării cu apă caldă, și, în speță, în sistemele cu boiler, principiul de funcționare este următorul: să presupunem că cineva face baie seara și golește tot boilerul de apă caldă. Boilerul este realimentat cu apă rece și începe procesul de încălzire a apei, să zicem de la 30°C la 55-60°C. În timpul acestui proces de încălzire, apare o dilatare foarte puternică a acestei apei, iar această creștere de volum, și deci și de presiune, trebuie compensată, preluată de un echipament. Aici apare acest vas de expansiune, care preia fenomenul de dilatare a apei și de creștere a presiunii din boiler.

Dacă nu ar exista vasul de expansiune, și având în vedere că și aici avem supapă de siguranță, ea s-ar declanșa permanent, la fiecare creștere de presiune peste nivelul reglat. Practic, ar refula permanent acest surplus de presiune pe podea sau în încăperea în care este instalat boilerul. Chiar dacă, în anumite situații, o astfel de declanșare a supapei de siguranță nu reprezintă o problemă și nu deranjează foarte tare, de exemplu atunci când există o cameră tehnică cu scurgere în pardoseală, declanșarea în permanență a supapei de siguranță trebuie evitată, deoarece după un anumit număr de declanșări aceasta se deteriorează, începe să curgă și trebuie schimbată. Să reținem, așadar, că vasul de expansiune asigură și funcționarea corectă și în limitele constructive chiar și a supapei de siguranță.

Deci, în principiu, toate vasele de expansiune au rolul de a prelua dilatarea termica a apei și cresterea presiunii în instalație sau în boiler sau în sistemele de încălzire, pentru a evita supracreșterea presiunii și declanșarea sistemelor de siguranță.

3. Cum se reglează hidroacumulatorul și vasul de expansiune

Să trecem acum la alt capitol interesant referitor la functionarea acestor echipamente și anume cum se reglează ele.

Reglarea hidroacumulatorului se realizează ținând cont de ceea ce se numește presostat, dispozitiv care funcționează în sistem și care gestionează pornirea și oprirea pompei de alimentare cu apă. Un presostat are un regim de funcționare uzual intre 1,4 - 2,8 bari.

Pentru a stabili ce presiune este necesară în hidroacumulator, luați presiunea minima de declanșare a presostatului, adică 1,4 bari, și presurizați hidroacumulatorul cu două zecimi de bar mai puțin, adică la 1,2 bari. Aceasta va fi presiunea de lucru corect setată pentru hidroacumulator și în consecință și pentru pompă. De ce sunt necesare aceste două zecimi de bar mai puțin față de valoarea setata în presostat? Pentru că se dorește ca presiunea apei furnizate să scadă lent, continuu, fără salturi.

Dacă presiunea în hidroacumulator ar fi mai mare decât presiunea inferioară la care pornește pompa, deci presiunea minimă setată în presostat, atunci, în momentul în  se dă drumul și se consumă apă, presiunea va scădea lent, continuu, până la presiunea setată a hidroacumulatorului, după care va scădea extrem de brusc până la presiunea setată în presostat. Practic, va apărea ceea ce se cheamă lovitură hidraulică sau lovitură de berbec, fenomen care evident va duce în timp la deteriorarea întregului sistem și în special a elementelor mai puțin rezistente din instalație.

În principiu, pentru funcționarea corectă, para de cauciuc (sau membrana) din hidroacumulator trebuie să fie întotdeauna în stare comprimată. Adică, dacă aveți setată presiunea la presostat de 2 bari, presiunea în hidroacumulator trebuie sa fie de 1,8 bari.

Reglarea vasului de expansiune utilizat în sistemul de încălzire presupune, de asemenea, o presiune de lucru mai mică cu două zecimi. Dar aceste două zecimi sunt raportate la o anume presiune. La pornirea unei instalații de încălzire, acesta trebuie umplută cu agent termic. Umplerea se face la rece și la o anumită presiune. Știind această presiune, în prealabil prezurizați vasul de expasiune la o presiune cu două zecimi mai mică decât presiunea dorită în sistem la rece. Dacă, de exemplu, umpleți instalația până la 1,5 bari, presiunea din vasul de expansiune trebuie să fie de 1,3 bari. Așadar, raportarea presiunii din vasul de expansiune în cazul sistemului de încălzire se face la presiunea de umplere a instalației, adică la presiunea din sistem la rece.

În practică, se procedează în felul următor: înainte de umplerea instalației, se pregăteste vasul de expansiune, adică se presurizează la -0,2 bari față de presiunea la care se dorește să fie umplută instalația.

Principiul este similar cu cel aplicat în cazul hidroacumulatorului, și anume acela că para de cauciuc în funcționare trebuie să fie tot timpul comprimată. Adică, dacă în sistem (la rece) este o presiune de 1,5 bari, presiunea în pară se reglează la 1,3 bari.

Reglarea vasului de expansiune care funcționează în sistemul de alimentare cu apă caldă, de exemplu, într-un sistem cu boiler, se realizează putin diferit. Într-un astfel de sistem, există o pompă care alimentează cu apă rece boilerul și este setată o presiune superioară până la care funcționează pompa (altfel spus, presiunea la care se oprește). Această presiune este presiunea maximă care este creată în boiler (la rece) de către pompă. Într-o astfel de configurație, în vasul de expansiune trebuie reglată o presiune de această dată cu 0,2 bari mai mare decât presiunea superioară de oprire a pompei (presiunea maximă de pompare a apei reci). De exemplu, dacă pe presostat este setată o presiune superioară de 4 bari, atunci în vasul de expansiune trebuie să existe o presiune de 4,2 bari.

De ce se setează în acest fel? Deoarece vasele de expansiune în sistemele de alimentare cu apă caldă au ca rol compensarea dilatării termice a apei și, deci, a creșterii presiunii în sistem. Această creștere de presiune începe, evident, atunci când apa se încălzește. Când începe încălzirea, presiunea minimă de la care se pornește (la rece) este egală cu presiunea maximă setată pe presostat. În consecință, dilatarea termică a apei conduce la creșterea presiunii în sistem peste valoarea maximă de pompare setată. Dacă vasul de expansiune este presurizat (reglat) la o presiune mai mică de 4 bari (presiunea maximă pe presostat) atunci în el (în para de cauciuc) va pătrunde permanent și apa rece, ceea ce nu este permis.

4. Cum ne dăm seama că hidroacumulatorul sau vasul de expansiune nu mai funcționează corect

Cele mai uzuale motive pentru care hidroacumulatorul sau vasul de expansiune nu mai functionează corect sunt fie ruperea membranei sau a parei de cauciuc, fie pierderea de presiune prin ventil.

În cazul hidroacumulatoarelor, indiferent dacă s-a rupt membrana sau dacă s-a pierdut presiunea prin ventil, defectul se manifestă prin pornirea și oprirea pompei foarte des. În cazul în care se deschide robinetul, presostatul clickăie, adică pornește și oprește pompa, arătând că nu mai există o compensare a presiunii de către hidroacumulator.

În cazul vaselor de expansiune din cadrul sistemelor de încălzire, determinarea faptului că nu mai există presiunea necesară în vasul de expasiune începe cu verificarea meticuloasă a întregului sistem, pentru a vedea daca există sau nu scurgeri. Dacă nu există scurgeri și, cu toate acestea, presiunea a scăzut în instalație, de vină este vasul de expansiune. De exemplu, presiunea era de 1,5 - 1,8 bari și acum a scăzut până la 0,5 bari.

În astfel de situații, sistemul poate încă să funcționeze, centrala termică nu se deconectează, dar ce se constată? Când sistemul este rece, în el este o presiune de 0,5 bari. La o foarte ușoară încălzire a agentului termic, să zicem de la 20°C la 40°C, presiunea sare deodată la 1,5 bari. Deci, aceste două elemente, scăderea presiunii la rece și faptul că există acest salt la o ușoară încălzire a agentului termic, demostrează că nu există presiune în vasul de expansiune. În cazul acesta, trebuie completată presiunea în vas.

Rezolvarea corectă este ca vasul de expansiune să fie demontat, să fie presurizat la presiunea corectă și să fie montat la loc. În cazul în care nu se dorește această operațiune, se răcește sistemul și, cu mare atenție și ținând cont că sistemul la rece trebuia să aibă o presiune de 1,5 bari, se presurizează vasul de expansiune până când în sistem obținem presiunea de 1,5 bari (trebuie să existe în sistem un manometru pentru a măsura presiunea).

În cazul vaselor de expansiune în sistemele de alimentare cu apă caldă, de exemplu în sistemele cu boiler, lipsa presiunii în vasul de expansiune, deci în para de cauciuc, se manifestă prin picurarea de apă prin supapa de siguranță. Este important să constatați această picurare. De cele mai multe ori, picură un pic și se usucă foarte repede în zona de echipamente și nu vă puteți da seama că există această problemă. Din acest motiv, este recomandat ca, de la supapa de siguranță, să trageți un mic furtun într-o sticluță, pentru a ști permanent dacă a picurat apă în cazul în care intrați și verificați instalația.

În cazul în care constatați că într-adevăr a picurat apă prin supapa de siguranță, va trebui să reglați din nou presiunea în vasul de expansiune, deci în para de cauciuc, prin ventilul montat pe vas special pentru această operațiune.